Az étrend okozta elhízás az agyi erek átalakulását okozza és növeli az iszkémiás stroke által okozott károkat

Christian Deutsch

1 Fiziológiai Tanszék, Georgia Georgia College, Augusta, GA

Portik-Dobos Vera

1 Fiziológiai Tanszék, Georgia Georgia College, Augusta, GA

Anita D Smith

1 Fiziológiai Tanszék, Georgia Georgia College, Augusta, GA

Adviye Ergul

1 Fiziológiai Tanszék, Georgia Georgia College, Augusta, GA

Anne M Dorrance

2 Farmakológiai és Toxikológiai Tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI

Absztrakt

A magas zsírtartalmú (HF) táplálékkal etetett patkányokban magas vérnyomás, emelkedett éhomi vércukorszint és plazma inzulin alakul ki. Célunk az volt, hogy felmérjük a gyermekkorban kezdődő elhízás hatásait a felnőttek szív- és érrendszerére. Feltételeztük, hogy a HF-táplálékkal etetett patkányok nagyobb ischaemiás agyi infarktusokkal és a középső agyi artériák (MCA) átalakításával járnak. A három hetes hím Sprague Dawley patkányokat 10 hétig HF (elhízott) vagy kontroll étrendben etették. Az agyi iszkémiát MCA elzáródás (MCAO) indukálta. Az MCA szerkezetét nyomásméréssel és agyi érmátrix metalloproteináz (MMP) aktivitással, valamint expressziót és kollagénszintet mértünk olyan patkányokban, amelyek nem mentek át MCAO-n. Az agyi infarktus nagyobb volt az elhízott patkányoknál, mint a kontroll (46,0 ± 2,1 vs az infarktusos félteke 28,0 ± 7,5 százaléka, elhízott és kontroll p) Kulcsszavak: Elhízás, magas vérnyomás, az edények átalakítása, a mátrix metalloproteináz

Bevezetés

A metabolikus szindróma, amelyet elhízásnak, inzulinrezisztenciának, csökkent glükóztoleranciának, hiperinsulinémiának, diszlipidémiának és magas vérnyomásnak neveznek (Reaven, 1988), növeli az egyén kockázatát a 2-es típusú cukorbetegség kialakulására (Festa et al., 2000; Klein et al., 2002); amelyek előfordulása világszerte növekszik (Bagust et al., 2002; Mokdad et al., 2003). A 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő betegeknél fokozott a szív- és érrendszeri betegségek kialakulásának kockázata (Grundy és mtsai, 1999). Fontos, hogy a 2-es típusú cukorbetegség növeli a stroke kockázatát, és az új stroke-os betegek 70% -ában cukorbetegség vagy prediabétesz van (Kernan és Inzucchi, 2004).

Mód

Állatok

Három hetes hím Sprague Dawley patkányokat Harlan-tól (Indianapolis IN) szereztünk be. A patkányokat 12 órás világos/sötét ciklusban tartottuk, ketrecenként kettőt helyeztünk el, és ad libitum hozzáférést biztosítottak az élelemhez és a vízhez. Ezeket a vizsgálatokat az Intézményi Állattenyésztési és Felhasználási Bizottság hagyta jóvá, és az Országos Egészségügyi Intézet laboratóriumi állatok gondozásáról és felhasználásáról szóló útmutatójának megfelelően hajtották végre. A patkányokat 10 hétig HF-tápoldattal (36% zsír; 15,2% telített, 20,8% telítetlen, 0,4% nátrium és 0,6% kálium; Bioserve, Frenchtown, NJ) etették; ezeket elhízott patkányoknak fogják nevezni. A kontroll patkányok normál chow-t kaptak (4,4% zsír; 2,5% telített, 1,9% telítetlen, 0,39% nátrium és 1,0% kálium; Harlan).

Vérnyomás

A vérnyomást farok mandzsettával mértük RTBP1001 patkány-farok vérnyomásrendszerrel (Kent Scientific, Torrington CT).

A patkányokat izofluránnal és oxigénnel altattuk, és a testhőmérsékletet a műtét során 37 ° C-on tartottuk. Az MCA-t az intralumenális okklúziós technikával végleg elzárták. A közös nyaki artériát kitettük, és a külső nyaki artéria ágait cauterizáltuk. Egy 3-0 arányú, lekerekített csúcsú monofil szálat vezettünk be a nyaki artériába, és koponyaszerűen a belső nyaki artériába jutottunk 19 mm távolságban, a közös nyaki artéria elágazásától mérve. A fonalat a helyén hagytuk, és a patkányokat hagytuk helyreállni. Az MCAO-t lézeres Doppler áramlásméréssel igazoltuk (Rigsby et al., 2007a). Az elzáródás után (24 óra) az infarktus területét 2,3,5-trifeniltetrazolium (TTC) festéssel számszerűsítettük, az agyi infarktus méretét korrigáltuk az ödéma jelenlétére a következő egyenlet alkalmazásával:% Hemisphere Infarcted = ((VL −VC)/VC) * 100 ahol VL a sérült félteke térfogata és VC a kontroll félteke térfogata (Swanson et al., 1990).

MCA funkció és felépítés

A szövetek homogenizálása és szimbóluma

A szimbólumhoz használt edényeket olyan naiv patkányoktól kaptuk, amelyek nem estek át MCAO-n. Pattintva fagyott agyi ereket (MCA, elülső és hátsó kommunikációs és szemészeti artériák) módosított radioimmunprecipitation assay (RIPA) pufferbe helyeztünk (50 mmol/l Tris-HCl, 1% Nonidet P-40, 0,25% Na-deoxycholate, 150 mmol/l NaCl, 1 mmol/l fenil-metil-szulfonil-fluorid, 1 μg/ml aprotinin, 1 μg/ml leupeptin, 1 μg/ml pepstatin, 1 mmol/l nátrium-ortovanadát és 1 mmol/l nátrium-fluorid) és ultrahanggal kezelt összes fehérjét Bradford módszerrel mértük (BioRad, Richmond, Kalifornia). A mintákat (20 μg fehérje/minta) 10% -os zselatin-zymogram gélekre (BioRad) töltjük és molekulatömeggel elválasztjuk nem redukáló körülmények között. A géleket ezután kétszer öblítettük 2,5% Triton X-100-ban, és 24 órán át inkubáltuk 21 mmol/l Tris-HCl-t, 10 mmol/l CaCl2-t tartalmazó szubsztrátpufferben, Coomassie blue R-250, majd 0,04% NaN3 tartalommal. A géleket ezután 55% metanolban és 7% ecetsavban festettük. A lítikus aktivitást tiszta sávként tekintettük sötétkék háttérre, és denzitometriás analízissel (Gel-Pro 3.1 verzió; Media Cybernetics, Carlsbad, CA) számszerűsítettük. A kaleidoszkóp fehérje standardokat (Bio-Rad) és a rekombináns MMP-2 fehérjét (Calbiochem, San Diego, Kalifornia) az összes mintával párhuzamosan futtattuk.

Collagen Slot Blot és Western Blot

A zymográfiához előállított mintákat Western és slot blotokhoz használtuk. A résblotokhoz 40 μg fehérjét vittek fel közvetlenül a PVDF membránra egy szűrőcsatornán keresztül. A Western-blotokhoz a mintákat elektroforetikusan átvittük a PVDF membránra SDS-PAGE után. Blokkolás után a membránokat az I. vagy IV. Kollagén (slot blots) vagy az MMP-13 (Western blot) primer antitestekkel inkubáltuk, majd HRP-hez kapcsolt másodlagos antitestet. A fehérje sávokat ECL-rel vizualizáltuk, és densitometriával számszerűsítettük. A membránokat lecsupaszítottuk és aktinnal újrapróbáztuk, és az eredményeket korrigáltuk az aktin expressziójához.

Statisztika

Valamennyi eredmény az átlag ± az átlag standard hibájaként jelenik meg. Az MCA szerkezet adatait és a koncentráció-válasz görbéket kétirányú, ismételt ANOVA-mérésekkel elemeztük Bonferroni utópróbával. A vérnyomást, az agyi infarktus méretét, a testtömegeket, a myogén tónust, az L-NAME által kiváltott összehúzódást és a β-együtthatókat Student's t-teszt segítségével hasonlítottuk össze. A ≤ 0,05 p-értéket szignifikánsnak tekintették.

Eredmények

Agyi infarktus mérete

Az elhízott patkányok szignifikánsan nehezebbek voltak, mint a kontroll patkányok (390,4 ± 7,7 vs 325,6 ± 9,1 gramm elhízott vs kontroll p 1. ábra). A szisztolés vérnyomás emelkedett az elhízott patkányokban a kontrollhoz képest (161 ± 2 vs 137 ± 2mmHg elhízott vs. kontroll p 2A és B ábra). Az elhízott patkányok edényei nem mutattak megnövekedett képességet a myogén tónus előállítására (2C. Ábra), és az L-NAME hatására a lumen átmérőjének csökkenése nem volt különbség a két csoport között (22 ± 5,3 vs 27 ± 6,9 μm, elhízott vs kontroll). Az MCA szerkezetét nulla áramlás és kalciummentes körülmények között mértük. Az MCA lumen és a külső átmérő csökkent az elhízott patkányokban a kontrollhoz képest (3A. És B. Ábra). A legnagyobb intralumenalis nyomáson a lumen és a külső átmérő körülbelül 20μm-rel volt kisebb az elhízott patkányokban. Ez az érfal vastagságának kb. 3μm-es növekedésével (3C. Ábra) és a fal/lumen arány (3D-s ábra) 30% -os növekedésével járt együtt elhízott patkányokban. Az elhízott patkányok edényei kevésbé voltak megfelelőek, mint a kontroll erek, amit a stressz/folt görbe balra tolódása bizonyít (4A. Ábra). Az elhízott patkányok MCA-i szintén szigorúbbak voltak, mint a kontroll patkányok edényei, amit az erek β-együtthatójának növekedése mutat (4B. Ábra).

A patkányokat HF-vel vagy kontroll-diétákkal etették 10 hétig, 3 hetes kortól kezdve. 5-HT (A) és ADP (B) koncentráció-válasz görbéket készítettünk egy kis érerek arteriográfiájával. Az MCA hangképző képességét a nyomás myographiával (C) is megvizsgáltuk (n = 8 mindkét csoport esetében).

A patkányokat 10 héten keresztül HF vagy kontroll táplálékkal etették 3 hetes kortól kezdve, az MCA lumen (A) és a külső átmérő (B), a falvastagság (C) és a fal/lumen arány (D) értékelték az intralumenális tartományban nyomás egy kis érarteriográf segítségével nulla áramlás és kalciummentes körülmények között (n = 15 elhízott és n = 16 a kontroll esetében, # = p 5A. ábra). Az aktív MMP-13 expresszió 50% -kal csökkent az elhízott patkányok agyi ereiben, míg a proMMP-13 expresszió változatlan (5B. Ábra). Jelentősen megnőtt az 1-es kollagén szintje az elhízott patkányok agyi erekben (5C. Ábra), és nem változott a IV-es kollagén szintje (5D ábra).