Az étrendi változások nélküli testmozgás súlycsökkentő előnyök nélkül enyhíti az alkoholmentes zsíros májbetegségeket

Absztrakt

Háttér

Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy elemezze a testmozgás és/vagy az étrend változásának hatását az alkoholmentes zsírmájbetegség (NAFLD) javulására krónikus, magas zsírtartalmú étrend (HFD) okozta elhízott egerekben.

Mód

Negyven hím C57BL/6 (8 hetes) egeret normál étrendre (CO, n = 8) és a magas zsírtartalmú étrend (HF, n = 32) csoportok. Az elhízás kiváltása érdekében a HF csoportot 60% zsírtartalmú táplálékkal etették 16 hétig. Az elhízás indukciós periódusa után a HF csoportot felosztották HFD + ülő (n = 8), HFD + képzés (HFT, n = 8), étrendi változás normál étrendre + ülő (HFND, n = 8), és az étrend megváltoztatása normál étrendre + edzés (HFNDT, n = 8) csoportok, és az edzőcsoportokban lévő egerek futópadon edzettek 8 hétig, heti 5 alkalommal, napi 40 percig.

Eredmények

A 24 hetes HFD indukálta a kannabinoid-1 receptor (CB1), a zsírsavszintáz (FAS) és az AMP-aktivált protein-kináz (AMPK) fehérje expressziójának növekedését (o

Háttér

A zsírmájbetegséget a lipidek, elsősorban a trigliceridek felhalmozódása jellemzi a májsejtekben, versengő májbetegség etiológiák hiányában, ami a májbetegség, például alkoholos májbetegség, alkoholmentes zsírmájbetegség (NAFLD) korai stádiuma, és hepatitis C [1]. Mindkét kóros állapot, beleértve a központi elhízást, a 2-es típusú cukorbetegséget, a diszlipidémiát, a magas vérnyomást, és az életmóddal összefüggő tényezők, például a fizikai inaktivitás és a magas zsírtartalmú étrend, kockázati tényezők a NAFLD kialakulásában [2]. Becslések szerint a NAFLD globális prevalenciája 25%, az ázsiai populációkban pedig a becslések szerint 27% [3]. Mivel a NAFLD elterjedtsége világszerte növekszik és közegészségügyi terhet jelent, megfelelő megoldásokra van szükség a NAFLD enyhítéséhez.

A NAFLD előrehaladásának javasolt mechanizmusai között a lipogén transzkripciós faktor aktiválása [4] és a lipolitikus transzkripciós faktor károsodott funkciói [5] közvetlenül kapcsolódnak a zsírmáj kialakulásához. A kannabinoid-1 receptor (CB1), amely reagál azokra a kannabinoidokra, amelyek növelik a zsírbevitelt, szabályozza ezen lipogén és lipolitikus transzkripciós faktorok aktivitását [6, 7], az etanol és a magas zsírtartalmú étrend bevitele a CB1 aktivitásának fokozottabb szabályozását indukálja. endokannabinoidok, 2-AG és anandamid szintézise [1]. Mivel a CB1 az elhízásban is szabályozott, a CB1 potenciális terápiás célpont az elhízás és a NAFLD számára [8].

A CB1 antagonistát, a Rimonabant (Acomplia, Sanofi-Aventis) kezdetben az elhízás kezelésére fejlesztették ki, és hatása a vártnál jobb volt [9,10,11]. A rimonabant biztonságossága azonban aggodalomra ad okot a központi káros hatások előfordulása miatt, beleértve az émelygést, szorongást, alvászavarokat és depressziót, és a klinikai vizsgálatokat végül leállították [12]. Noha felmerültek a gyógyszerfejlesztésre vonatkozó állítások, miszerint a CB1 antagonistáknak ösztönözniük kell a perifériásan korlátozott molekulák kifejlesztésére irányuló folyamatos erőfeszítéseket, amelyek megakadályozzák a lehetséges káros központi hatásokat [8], a mai napig nincs figyelemre méltó eredmény.

Korábbi tanulmányok arról számoltak be, hogy bizonyos súlycsökkentésre van szükség a NAFLD enyhítéséhez [13, 14]. A testmozgás az egyik leghatékonyabb módszer a testtömeg és a zsír felhalmozódásának csökkentésére az anyagcsere folyamatok megkönnyítésével, mellékhatások nélkül. Az étrend korlátozása vagy az alacsony kalóriatartalmú étrendre való áttérés a fogyás hatékony kezelésének is jól ismert. Így rendszeres testmozgást és étrendi beavatkozást javasoltak a NAFLD súlycsökkentéssel történő enyhítésére. Néhány tanulmány megvizsgálta az étrendi korlátozással végzett testmozgás hatásait a NAFLD javulására, de a testmozgás önmagában a súlycsökkenést nem kiváltó hatása még mindig nem világos.

Ezért ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy elemezze a testmozgás és/vagy az étrend változásának hatását a NAFLD javulására krónikus, magas zsírtartalmú étrend (HFD) által kiváltott elhízott egerekben.

Mód

Állatok és karbantartás

Negyven hím C57BL/6 (8 hetes) egeret használtunk ebben a vizsgálatban. Ketrecenként négy egeret helyeztek el a Dong-A Egyetem Orvostudományi Főiskolai Állat laboratóriumában. A laboratóriumi körülményeket állandóan tartottuk: 55% relatív páratartalom, 22 ± 2 ° C és 12 órás sötét-fény ciklus. Az állatkísérleteket a Dong-A University Medical School Institutional Animal Care and Use Committee (DIACUC-jóváhagyás-16-17) hagyta jóvá, és az összes eljárást a bizottsági irányelveknek megfelelően hajtották végre.

Elhízás kiváltása

Az állatokat véletlenszerűen két csoportra osztottuk az elhízás kiváltására: normál étrend + ülő csoport (ND, n = 8) és HFD + ülőcsoport (HF, n = 32). 16 héten keresztül a HF csoportot 60% zsírtartalmú chow-val (60% lipid, 20% szénhidrát és 20% fehérje) etették az elhízás kiváltására, míg a CO csoportot standard chow-val (6,3% lipid, 69,4% szénhidrát) táplálták és 24,3% fehérje). A testsúlyt hetente mértük a teljes kísérleti időszak alatt.

Testmozgás és diétás beavatkozás

16 hetes elhízás-indukció után a HF csoportba tartozó egereket véletlenszerűen HF-re osztották (n = 8), HFD + képzés (HFT, n = 8), az étrend változása normál étrendre + ülő (HFND, n = 8), és az étrend megváltoztatása normál étrendre + edzés (HFNDT, n = 8) csoportok. A HFT és HFNDT csoportba tartozó állatok egy héten ötször, nyolc héten át egy állat futópadon végeztek edzéseket. Az edzés intenzitását 5 m/min-re állítottuk 5 percig, 12 m/min-re 30 percig, és 5 m/min-re 5 percig, 0% -os lejtéssel az edzés első négy hetében. A testmozgás intenzitását 5 percig 5 m/percre, 30 percig 14 m/percre és 5 percre 5 m/percre növelték, szintén 0% -os lejtéssel az edzés utolsó négy hetében [15].

Glükóz tolerancia teszt

Amint azt korábban leírtuk [16], egy intraperitoneális glükóz tolerancia tesztet (GTT) 16 órás éjszakai böjt után végeztünk. A plazma glükózkoncentrációt a farokvérben mértük GlucoDr vércukor tesztcsíkkal (Allmedicus, Anyang, Dél-Korea), 30, 60, 90 és 120 perccel azután, hogy intraperitoneálisan injekcióztunk egy glükóz (1 mg/g) gózt a GTT-hez.

Szövetmintavétel

A szövetmintavételt 48 órával az utolsó gyakorlat befejezése után végeztük az ideiglenes edzéshatások megelőzése érdekében. A táplálékot az egérketrecekből 12 órával az egerek feláldozása előtt eltávolították. A májszöveteket teljes érzéstelenítés után (etil-éter) kivágtuk, és a kivont mintákat azonnal lemértük, folyékony nitrogénben lefagyasztottuk és -80 ° C-on tároltuk.

Hematoxilin és eozin festés

A májszövet kis darabjait formalinnal (10% semleges puffer formalin) rögzítettük és paraffinba ágyazottuk. Öt mikrométeres metszeteket vágtunk és festettünk hematoxilin és eozin (H&E) alkalmazásával. A diák digitális képeit Aperio ScanScope segítségével készítettük (Aperio, USA).

A máj trigliceridjeinek kivonása

A májmintákat megmérjük (50 mg), és 200 μl etanolos KOH-t (2 rész etanol: 1 rész 30% KOH) adunk minden mintához, és egy éjszakán át inkubáljuk 55 ° C-on. Ezt követően minden csőbe 50% etanollal kevertük, hogy a térfogat 0,5 ml legyen, és 5 percig centrifugáltuk 13 000 fordulat/perc sebességgel. A felülúszót új csövekbe vittük, és mindegyik csőbe ismét 50% etanolt adtunk, hogy a térfogat 0,6 ml legyen. Örvénykeverés után 200 μl-t egy új csőbe helyeztünk, és 215 μl 1 M MgCl2-t adtunk hozzá, 10 percig jégen inkubáltuk, és 5 percig centrifugáltuk 13 000 fordulat/perc sebességgel. A felülúszót használtuk a máj TG-értékének mérésére ASAN-készlet triglicerid-S reagens (Asan Pharmaceutical, Szöul, Dél-Korea) alkalmazásával enzimatikus kolorimetriás módszerrel. Májlizátumokat és standardokat adunk a mikrotányérra, és inkubáljuk 37 ° C-on 10 percig. Az abszorbancia értékeket 550 nm-en mértük.

Western blottolás

Amint azt korábban leírtuk [15], a májszöveteket 200 μl radioimmunoprecipitation assay (RIPA) pufferben lizáltuk, hogy kivonjuk a fehérjét a mintákból. A szövetet homogenizáltuk és 30 percig centrifugáltuk 14 000 fordulat/perc sebességgel. A felülúszó fehérjekoncentrációját BCA protein assay kit (PIERCE, USA) segítségével mértük. Az azonos fehérjetartalmú mintákat SDS-poliakrilamid gélelektroforézissel választottuk el 10 vagy 12% -os gélen, majd membránra helyeztük. A membránt 5% -os sovány tejjel blokkoltuk foszfáttal pufferolt sóoldatban (PBS), majd ezt követően egy éjszakán át 4 ° C-on inkubáltuk CB1 (sc-293419), zsírsav-szintáz (FAS, sc -74540), karnitin-palmitoil-transzferáz1 (CPT1, sc-393070) (mind a Santa Cruz Biotechnology-tól, USA), AMP-aktivált protein-kináz (AMPK, # 2532, Cell Signaling Technology, USA) és foszfor-AMPK (p-AMPK, # 2531, Sejtjelző technológia). A membránt kecske antiegér vagy anti-nyúl IgG konjugált szekunder antitesttel inkubáltuk 1 órán át szobahőmérsékleten. A jelet ECL megoldással (Amersham Pharmacia Biotech, USA) fejlesztették ki, és ImageQuantTM LAS-4000 rendszerrel (GE Healthcare, Svédország) vizualizálták.

Statisztikai analízis

Az összes statisztikai elemzést a Social Sciences Statistics Package (22.0 verzió) programmal végeztük; az értékeket átlagként ± SE értékként adtuk meg. A csoportok összehasonlításához varianciaanalízist végeztünk, a legkisebb négyzet különbségű post hoc teszt alkalmazásával a szignifikáns különbségek érvényesítésére. Jelentőségi szint: o = 0,05 értéket használtunk küszöbként a statisztikai szignifikancia szempontjából.

Eredmények

A krónikus HFD elhízást, glükóz toleranciát és zsír felhalmozódást váltott ki a májban

A testtömeg a HF csoportban szignifikánsan magasabb volt, mint a CO csoportban, 16 hetes HFD után (o 1. ábra

A testmozgás és/vagy az étrendi beavatkozás egyaránt enyhíti a testtömeg-növekedést, a glükóz toleranciát és a zsír felhalmozódását a májban

Nyolc hét rendszeres testmozgás és/vagy étrend-átalakítás javulást mutatott a krónikus HFD okozta elhízásban. A testtömeg a HFT, HFND és HFNDT csoportban szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a HF csoportban (o 4. ábra

Vita

Ebben a tanulmányban megerősítettük, hogy a krónikus HFD egerek májszövetében fokozódott a CB1 és FAS fehérje expresszió, és csökkent az AMPK és a CPT1 fehérje expresszió. A rendszeres testmozgás és az étrend megváltoztatásával járó beavatkozás kombinációja után azonban csökkent a zsírszintézis és fokozódott a zsírsavak béta-oxidációja. Ezenkívül a testmozgás önmagában a máj súlyának javulását is előidézte, a máj TG zsírsavak béta-oxidációjával növekedett a fogyás előnyei nélkül.

A NAFLD általános elterjedtségét világszerte és az ázsiai populációkban> 25% -ra becsülték [3], és az elmúlt néhány évtizedben a koreai populációkban is meredeken emelkedett [17]. A NAFLD progressziója általában lassú, több mint egy évtized alatt, és a legtöbb esetben tünetmentes [18], és a NAFLD betegek 10–20% -a végül nemcsak alkoholmentes steatohepatitis, hanem több szervből álló szisztémás betegségek felé is átjut [ 17].

A májban a túlzott zsírfelhalmozódás következhet be: (a) fokozott de novo zsírsavszintézis, (b) fokozott zsírsavtranszfer a többi szervből a májba, (c) csökkent zsírsav-oxidáció és (d) csökkent triglicerid-transzport a májból más szervekbe [1]. Ebben a tekintetben a HFD miatt a szervezetben lévő lipidszint meghaladása közvetlenül vagy közvetve elősegítheti a máj zsírfelhalmozódását. Bizonyított bizonyíték arra, hogy a lipogén faktorok növekedése és a lipolitikus faktorok csökkenése a máj zsírfelhalmozódását indukálta, mind humán [19, 20], mind állatkísérletekben [21, 22] jól ismert volt. Ebben a tanulmányban a várakozásoknak megfelelően a krónikus HFD fokozta a lipogén faktort, például a FAS csökkent lipolitikus faktorokkal, például az AMPK és a CPT1, amelyek fokozott zsír felhalmozódást, méretet és a máj súlyát indukálták.

Következtetés

A krónikus HFD által kiváltott elhízás esetén is a testmozgás és/vagy az étrendi beavatkozás megelőző és terápiás hatást gyakorolt a máj zsírfelhalmozódására, ami a lipolitikus faktorok szabályozásának eredményeként következett be. Ezért ennek a tanulmánynak az eredményei arra utaltak, hogy a testmozgás önmagában táplálkozásváltozás nélküli kezelése a NAFLD és a glükóz tolerancia javulásához is vezetett a fogyás előnyei nélkül.