A testmozgás és a D-vitamin-kiegészítés módosítja a lép morfológiáját a sovány, de nem, a

A testmozgás és a D-vitamin-kiegészítés módosítja a lép morfológiáját sovány, de nem mononátrium-glutamát-elhízott patkányokban

1 Endokrin és anyagcsere-élettani laboratórium, University of West Parana (Unioeste), Cascavel, PR, Brazília. +55 4532203257.

2 Szövetbiológiai és szaporodási laboratórium, University of West Parana (Unioeste), Cascavel, PR, Brazília.

Absztrakt

Értékeltük a testmozgás és a D-vitamin-kiegészítés hatását a sovány és elhízott patkányok lépének szövettani vonatkozásaira. A hím Wistar patkányok újszülöttként mononátrium-glutamátot (MSG; 4 g/kg) adtak be, míg a kontroll (CON) patkányok ekvimoláris oldatot kaptak. 30 napos korban a CON és az MSG patkányokat testedzett (E) vagy ülő (S) és D-vitamin (VD; 12 ug/kg) kiegészített vagy nem kiegészített (NS) csoportokra osztottuk. Az élet 86. napján a patkányokat eutanizálták, és értékelték testtömegüket és zsírosságukat. A lépeket a fehér pép (WP), a csíraközpont (GC) és a nyirokcsomó (LN) hisztomorfometrikus elemzésének vetettük alá. Az adatokat átlag ± SEM formájában mutatjuk be (p beérkezett: 2019. május 03 .; elfogadva: 2019. július 24.; közzétéve: 2019. augusztus 1.;

Akadémiai szerkesztő:Florin Graur, Orvostudományi és Gyógyszerészeti Egyetem "Iuliu Hatieganu" Kolozsvár, Románia.

Ellenőrzött plágium miatt: Igen

Felülvizsgálta:Egyetlen vak

Versenyző érdekek

A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

Idézet:

Bevezetés

Megnövekedett léptérfogat fordulhat elő elhízás esetén, és a gyulladás, valamint a lép immunaktivitásának aktivációjában bekövetkező változások stabil markernek tekinthető. Ebben a tekintetben úgy tűnik, hogy a pro gyulladásos citokinek, például az alfa tumor nekrózis faktor (TNF-a) és az interleukin-6 (IL-6) expressziója fokozódik az 1 elhízásban, míg az interleukin-10 (IL-10), a lép peremzónájában szintetizált gyulladáscsökkentő citokin (B-sejtek) csökkentnek tűnik. Így az elhízás és az immunválasz rendellenességei közötti kétirányú kölcsönhatás összefüggést mutat a lép aktivitásával, ezt a kapcsolatot csak nemrégiben ismerték fel 3 .

Az újszülött mononátrium-L-glutamáttal (MSG) történő kezelésével kiváltott elhízás hipotalamusz-modelljében neuroendokrin rendellenességek, például túlzott zsírbetegség, hiperinsulinémia, inzulinrezisztencia (IR), az autonóm aktivitás egyensúlyhiánya, diszlipidémia, glükóz intolerancia, kardiovaszkuláris szövődmények és hiperleptinémia A 12., 13. ábrák a 14. immunfunkció változásával társulnak, beleértve a lép 15 és 16 lépdiszfunkciót. Érdekes módon a legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a VD intraperitoneálisan, elhízott MSG patkányokban alkalmazva javította az immunválaszt és a metabolikus rendellenességeket 17, 18. Ezenkívül a splenectomia MSG-elhízott patkányokban javítja az IR-t és csökkenti az adipozitást 16. Így ebben a tanulmányban értékeltük az úszástanítással járó krónikus VD-kiegészítésnek a lép morfológiai vonatkozásait sovány és MSG elhízott rágcsálóknál.

Anyag és módszerek

Az összes kísérleti eljárást hím újszülöttnél hajtották végre Wistar patkányok; az állatprotokollokat a Paranától nyugatra fekvő Állami Egyetem állatkísérleti etikai bizottsága (CEUA/2015. november 15.) hagyta jóvá. A laktáció és a növekedés során a patkányokat megfelelő körülmények között, ellenőrzött megvilágításban (8:00 - 20: 00h) és hőmérsékleten (22 ± 2 ° C) tartottuk, szabad hozzáféréssel a standard chow-hoz és vízhez, a National Guide irányelveinek megfelelően. Állatkísérletek Ellenőrző Tanácsa (CONCEA).

Hipotalamusz elhízás kiváltása

Életük első öt napján a hím Wistar patkányok naponta szubkután mononátrium-glutamátot (MSG) kaptak 4 g/kg testtömeg (BW) dózisban, Olney protokollja (1969) szerint, és Grassiolli et al. (2007) 19. Ugyanebben az időszakban a kontroll (CON) patkányok szubkután injekciókat kaptak ekvimoláris nátrium-klorid (NaCl) oldattal (1,25 g/kg testtömeg).

Választás és kísérleti tervezés

Az állatokat az élet 21. napján választottuk el. A CON (n = 24) és az MSG (n = 24) csoportból származó patkányokat véletlenszerűen gyakorolt (E) vagy ülő (S) csoportokba soroltuk; D-vitaminnal kiegészített (VD) vagy nem kiegészített (NS) csoportok. Mint ilyen, nyolc kísérleti csoport jött létre (n = 6 patkány/csoport): CON-SNS: Kontroll ülő nem kiegészített; CON-SVD: A kontroll ülő VD kiegészítve; CON-ENS: Az ellenőrzést kiegészítés nélkül gyakorolták; CON-EVD: A kontroll gyakorolt VD kiegészítve; MSG-SNS: MSG ülő nem kiegészített; MSG-SVD: MSG ülő VD kiegészítve; MSG-ENS: Az MSG kiegészítés nélkül gyakorolt; MSG-EVD: Az MSG kiegészítette a VD-t.

D-vitamin pótlás

Az élet 30 napjától 85 napig a VD-vel kiegészített állatok szoptatással kapták a kukoricaolajban oldószerben oldószerben (hordozóanyagban) oldott 12 ug VD/kg testtömeg-dózist 20. A VD-t hetente háromszor adták be, 9: 00-11: 00 óra között. Az orális kiegészítés azonos stresszének szimulálása céljából az NS csoportok ugyanolyan mennyiségű vivőanyagot kaptak, de VD nélkül, ugyanolyan időtartamra és ugyanolyan gyakorisággal, mint a VD-vel kiegészített csoportok.

Úszó protokoll

Az élet 30. napjától kezdve a 85. életnapig a testedzett csoportokban élő állatokat úszóképzésnek vetették alá Leite és munkatársai által megállapított protokoll szerint. (2013) 21. Röviden, a gyakorlott patkányok 30 perc alatt úsztak egy rozsdamentes acél tartályban (57 cm hosszú, 105 cm széles és 60 cm mély), a víz hőmérsékletét 32 ± 2 ° C-on tartották. Az elhelyezés elkerülése érdekében az állatokat testtömegük 5% -ával a farkukhoz kötötték. Az úszást a délutáni időszakban végezték, majd a patkányokat megszárították és visszatették ketreceikbe. Az ülő (S) állatok a kísérlet során soha nem úsztak.

Biometrikus paraméterek

Az állatokat 88 napos korukban, az utolsó úszástanfolyam és a VD pótlás után 48 órával eutanizálták, és végleges testtömegüket regisztrálták. Az MSG-vel végzett újszülött-kezelés hatékonyságának értékelése az elhízás kiváltásában patkányokban a perirenális zsírraktárból származó fehér zsírszövetet (WAT) gyűjtötték és lemérték.

Lép szövettana

Az eutanáziát követően a lépet összegyűjtöttük, megtisztítottuk, lemértük és azonnal átadtuk szövettani rögzítő oldatba (ALFAC; 70% alkohol; 37-40% formalin és jégecet) 24 órán át, majd a mintát 70% alkoholban tartottuk. Ezt követően a lépmintákat alkoholos osztályozott oldatokban (70, 80, 90 és 100%) dehidratáltuk, xilollal megtisztítottuk és paraffinba ágyaztuk (Sigma-Aldrich, MO, USA). A szöveteket 5 µM félsoros szeletekre osztottuk Reichert Jung rotációs mikrotóm (Leica RM 2025 Microsystems Inc., Wetzlar, Németország) és Hematoxylin és Eosin (H&E) festéssel. Szakaszonként öt mikroszkópos mezőt és állatonként három metszetet (csoportonként 6 patkány) elemeztünk. A festett készítményeket fényképezőgéppel (OLYMPUS DPX) összekapcsolt fotomikroszkóppal (OLYMPUS BX60) (OLYMPUS DP71) fényképeztük (40x objektív, 500μm skála), és a képeket az NIH webhelyéről elérhető Image J szoftver (Bethesda, MD, USA) segítségével elemeztük (http: //rsb.info.nih.gov/ij). A képeket értékelték; a fehér pépek száma (WP) mezőnként, a nyirokcsomó (LN) vastagsága, valamint a WP csíraközpont (GC) területe. Az LN-t az LN vastagság legnagyobb és legkisebb mérésének átlagaként határoztuk meg. Kiszámították a GC elfoglaltságának százalékos arányát (%) a teljes WP területhez viszonyítva. A manuálisan kibővített fotomikrográfok az egyes csoportok WP reprezentatív képeit ábrázolják.

Statisztikai analízis

Adipozitás és lépszövettan MSG-elhízott patkányokban:

(3. táblázat) bemutatja a krónikus VD-kiegészítés hatásait az edzéssel együtt vagy anélkül az MSG-vel elhízott patkányok biometriai paramétereire. Sem a VD-pótlás, sem a testmozgás nem befolyásolta szignifikánsan a BW vagy a perirenalis zsírpárna súlyát az MSG-elhízott patkányokban (p> 0,05). Ezzel szemben a VD-kiegészítés önmagában megváltoztatta a lép tömegét (F1,58 = 7,704; p = 0,0074); a teszt utáni átlagértékek között azonban nem tapasztaltunk különbséget.

3. táblázat. A krónikus VD kiegészítés hatása, akár testmozgással, akár nem, az MSG-elhízott patkányok biometriai paramétereire az élet 88. napján.

MSG-SNS	MSG-SVD	MSG-ENS	MSG-EVD
p-érték
VD	E	én
BW (g)	245,21 ± 8,62	249,06 ± 7,83	247,00 ± 13,29	222,09 ± 7,73	0,259	0,178	0,125
Perirenal zsír (g/100g BW)	0,35 ± 0,04	0,35 ± 0,04	0,29 ± 0,02	0,34 ± 0,03	0,573	0,373	0,448
Lép (g/100 g m/kg)	0,15 ± 0,01	0,13 ± 0,00	0,15 ± 0,00	0,12 ± 0,00	0,007	0,462	0,897

Az újszülött MSG beadása hipotalamusz elváltozásokat idéz elő, ami diszfunkciókat eredményez az autonóm idegrendszerben (ANS) és endokrin rendellenességeket, elősegítve az elhízást anélkül, hogy az étkezés bevitele megváltozna 22, 23 Jelen tanulmányban, amint azt a 17., 23. irodalom korábban bizonyította, az MSG-vel kezelt patkányok magasabb WAT felhalmozódást és csökkent BW-t mutattak a CON sovány patkányokhoz viszonyítva.

Az elhízás a pro és a gyulladáscsökkentő citokinek közötti egyensúlyhiánnyal jár 1. Az IL-10 fontos gyulladáscsökkentő citokin, ahol a lép felelős a keringő IL-10 2. szintjének körülbelül 30% -áért. Úgy tűnik, hogy a szubkután beadott MSG és az orális MSG a plazma IL-10 csökkenését váltja ki, ami arra utal, hogy ez a szer képes kiváltani a lép hipo-funkcióját és atrófiáját 14, 28. Fontos azonban felismerni, hogy a szubkután MSG beadása hormonális változásokat vált ki, például a növekedési hormon felszabadító hormon (GHRH) és a növekedési hormon (GH) hiányát, valamint a magas kortizolszintet 29. Amint Dorshkind és Horseman (2000) 30 említette, a GH immunmoduláló tulajdonságai abból adódnak, hogy képesek ellensúlyozni a stressz okozta glükokortikoidok által az immunrendszerre közvetített negatív hatásokat. Ezenkívül a Ghrh -/- egerek súlyos szomatotrófia hiánya lényegében befolyásolja az adaptív immunrendszer lépjét és B rekeszét, csökkentett lépméretet indukálva az egyéb hatások mellett 31. Ezek az adatok együttesen azt mutatják, hogy az újszülött szubkután MSG beadása közvetlen és közvetett immunotoxikus hatást gyakorolhat a lépre.

A VD hatása az immunrendszerre jól megalapozott 32, a VD-hiány számos immunológiai betegségben szerepet játszik 33. Emellett úgy tűnik, hogy a VD-kiegészítés javítja a glükóz toleranciát, az inzulinérzékenységet és a dyslipidaemiát elhízott egyéneknél 18. Nemrégiben megerősítettük, hogy az orális VD-kiegészítés képes javítani az IR és a dyslipidaemiát MSG-elhízott patkányokban anélkül, hogy befolyásolná az adipozitást 34. CON karcsú állatoknál azonban a VD úgy tűnt, hogy emeli a zsír aggregációt, különösen a gyakorolt patkányok vonatkozásában. A VD WAT-ra gyakorolt hatása ellentmondásos eredményeket mutatott. Például nagy zsírtartalmú étrendben (HFD) elhízott egereknél a VD-kiegészítés csökkentette a WAT-t, de izolált 3T3-L1 adipocytákban a VD-ről beszámoltak, hogy stimulálja az adipogenezist 35, 36. Ezenkívül a VDR -/- egerek csökkentették a WAT-tartalmat 37. Ezzel szemben a testmozgás csökkentette a WAT-ot sovány patkányokban; az MSG-ben nem megfigyelt hatás arra utal, hogy az elhízott patkányok alacsonyabb lipolitikus választ mutatnak a testmozgásra. Ennek megfelelően az újszülöttkori MSG-kezelés kimutatta, hogy megváltoztatja egyes zsírraktárak lipolízisét 38 .

Érdekes módon megfigyeltük, hogy a VD-kiegészítés elősegítette a növekedést a WP-területen, valamint a GC-területen a CON sovány patkányok lépeiben, anélkül, hogy megváltoztatta volna a szövettani szempontokat MSG-elhízott patkányok lépében. A VD-kiegészítés emelheti az IL-2 szekrécióját és a T-limfociták proliferációs indexét az immunszuppresszív egerek lépében 39, és HFD-elhízott egereknél a VD-kiegészítés javítja a lép morfológiáját, fokozott WP-t indukál, az LN proliferációjával és a megnövekedett immunaktivitással a lép 33. Ezek az adatok arra utalnak, hogy a VD-kiegészítés nem tudta csökkenteni vagy visszafordítani az újszülöttkori MSG-kezelés által kiváltott lépi szövettani rendellenességeket. A VD által kiváltott lépfunkcionalitásbeli változásokat azonban nem lehet figyelmen kívül hagyni. Jin és mtsai. (2018) kimutatta, hogy az intraperitoneálisan beadott VD a Treg sejtek infiltrációját indukálta a másodlagos immunszervekben, például a lépben és a nyirokcsomókban 40. Sőt, amint említettük, az MSG-vel elhízott patkányok nem termelnek GH-t, viszont túlzott kortizolszintet mutatnak be, amelyek megakadályozhatják a VD lép lépre gyakorolt hatását. További tanulmányokra van szükség ezen hipotézisek tisztázásához az MSG-elhízott modellben.

A testmozgás szerepe az anyagcserében megalapozott; a testmozgás javítja a glükóz- és lipid homeosztázist 10, és módosíthatja az immunológiai rendszert 40. Az, hogy a testmozgás pozitív vagy negatív hatással van-e az immunválaszokra, a testedzés intenzitásától, gyakoriságától és időtartamától függ 41, 42. A testmozgás stimulálja a szimpatikus idegrendszert (SNS) azáltal, hogy indukálja a katekolaminok (adrenalin és noradrenalin) felszabadulását a mellékvesékből, és serkenti a noradrenalin közvetlen hatását a poszt-ganglioni szimpatikus neuronok által beidegzett szövetekben, 42, 43, 44. Fontos, hogy a lépet az SNS gazdagon beidegzi, és a noradrenalin (NE) fontos immunmoduláló hatást fejt ki a lépben 10 .

Jelen tanulmányban a CON karcsú testedzésű patkányok megnövekedett LN-méretet mutattak, a lép súlyának változása nélkül. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a rágcsálók és az emberek 45, 46 gyakorlása csökkentheti a lép súlyát egy olyan hatás révén, amely a jelek szerint a testmozgás intenzitásától függ 45. Shimojo és mtsai. (2019) nemrégiben bebizonyította, hogy az úszástanulás csökkenti a TNF-alfa termelést a C57BL/6J hím egerek lépében endotoxémia alatt 47. Hasonló eredményeket értek el Chen és mtsai. (2016) 48. Ebben a tanulmányban a testmozgás csillapította a gyulladásos mediátorok szekrécióját a TLR4 és a p-NF-κB részleges gátlása és a lépben a PI3K/p-Akt expresszió aktiválása révén. A mérsékelt testedzés megszüntetheti a táplálkozási programozás hatását a felnőtt morfometriára felnőtt patkányokban 49. Ezzel szemben az MSG-vel kezelt patkányoknál azt figyeltük meg, hogy az úszási edzés nem módosította a lép szövettani vonatkozásait. Néhány tanulmány bebizonyította, hogy a testmozgás pozitív hatása az immunrendszerben a HPA aktivációjától függ 50. Az újszülöttkori MSG-kezelés elősegíti a HPA tengely megzavarását, ami csökkentheti a lép gyakorlásának előnyeit.

Számos táplálkozási stratégia kapcsolódott a testedzéshez, amelynek célja a fizikai teljesítmény javítása vagy a fogyás felgyorsítása 51, 52. Ráadásul a hosszan tartó testmozgás és a nehéz edzés depressziós immunfunkcióval jár; az állapot javult a VD-kiegészítéssel 51, 53. Jelen tanulmányban a VD és az úszás edzésének összefüggése nem változtatta meg a testsúlyt vagy a WAT tömeget sem CON sovány, sem MSG elhízott patkányokban. Aly és mtsai. (2016) beszámolt arról, hogy a rendszeres, mérsékelt testedzés javítja a VD hatását azáltal, hogy fokozza a D-vitamin (VDR) válaszkészségét 53. Sőt, Carillho és mtsai. (2013) kimutatta, hogy elhízott vagy túlsúlyos embereknél a VD-kiegészítés és a testmozgás megemeli az izompotenciát, a javított VD-státusszal és a derékkörfogat csökkenésével együtt Azonban, amint azt Van den Heuvel et al. (2013) szerint a nagy intenzitású edzés nagyobb hatást gyakorol a plazma VD szintjére 55. A VD-kiegészítés és a fizikai testmozgás összefüggése javítja az SM-ben szenvedő betegek anyagcseréjét, azáltal, hogy maximalizálja a testmozgás hatásait, ezért javasolni kell 54 .

A mai napig egyetlen tanulmány sem vizsgálta a testmozgás és a VD kombinációjának a lépre gyakorolt hatását. Először bizonyítottuk, hogy a testmozgás és a VD-kiegészítés összefüggésének nem volt additív hatása a lép morfológiai vonatkozásaira. A CON sovány patkányok lépében a testmozgás vagy a VD izolált hatása megmaradt. Hangsúlyozni kell, hogy mind a testmozgás, mind a VD növelte az LN vastagságát, de ezt a hatást a VD-vel gyakorolt patkányok nem fokozták tovább, ami arra utal, hogy ezek a hatások közvetíthetők hasonló módon. Ezzel szemben, míg a VD megemelte a WP területét és a GC méretét, a testmozgás csökkentette a GC területét, valamint a GC elfoglaltságát, ami antagonista hatást sugall erre a paraméterre. A közelmúltban bebizonyosodott, hogy kényszerű úszás edzés csökkenti a WP-t és növeli az apoptotikus indexet a lépsejtekben 55. Valószínű, hogy a testmozgással szabályozott immunológiai hatásokat a lépre gyakorolt SNS-aktivitás határozza meg, míg a VD hatása - legalábbis részben - a VDR aktiválódásától és más hormonális utak, például a glükokortikoidok hatásától függhet 53, 54, 56, 57 .

Következtetés

Összefoglalva, adataink azt mutatják, hogy az újszülöttkori MSG-kezelés csökkenti a lép méretét, összefüggésben a WP területének és az LN vastagságának növekedésével és a GC régiójának csökkenésével. Sem a testgyakorlás, sem a VD-kiegészítés nem tudta helyreállítani a szövettani szempontokat a hipotalamusz elhízott patkányainak lépében. Ezzel szemben a kontroll sovány patkányok lépében a testmozgás és a VD izolált hatásait figyelték meg. Így mindkét beavatkozás megnövelte az LN vastagságát, de a VD önmagában megnövelte a WP és a GC területét, míg az úszás edzése csökkentette a GC területét, ami azt jelzi, hogy a különböző léppályákat testmozgás és VD-kiegészítés modulálta.

Köszönetnyilvánítás

Köszönetet mondunk az Endokrinológiai Élettani és Anyagcsere Laboratórium (LAFEM) kutatócsoportjának, valamint a CAPES-nak Zoé Maria Guareschi MSc dolgozatának ösztöndíjával, valamint az UNIOESTE Szövetbiológiai és Reprodukciós Laboratóriumának.