Довготривале введення дегідроепіандростерону прискорює катаболізм глюкози шляхом активації сигнального шляху PI3K/Akt-PFK-2 у щурів, що харчуються високожирною дієтою

Цзянь Кан

Ключова лабораторія фізіології та біохімії тварин Коледжу ветеринарної медицини Нанкінського сільськогосподарського університету, Нанкін, Китай

Чонг'ян Ге

Лей Ю

Longlong Li

Гаїтянська Ма

Ключова лабораторія фізіології та біохімії тварин, Коледж ветеринарної медицини, Нанкінський сільськогосподарський університет, Нанкін, Китай

Задумав і спроектував експерименти: HTM. Виконував експерименти: Й.К. Проаналізовано дані: CYG LY. Внесені реагенти/матеріали/інструменти аналізу: LLL. Написав папір: JK CYG.

Пов’язані дані

Усі відповідні дані містяться в роботі.

Анотація

Вступ

Ожиріння представляє дуже серйозну загрозу для здоров’я людини [1, 2], і воно пов’язане з низкою метаболічних захворювань, таких як хронічна діабетична гіперглікемія, цукровий діабет, гіпертонія та жирова хвороба печінки [3–6]. Ці хвороби вражають мільйони людей, які повинні ретельно контролювати рівень глюкози в крові, щоб запобігти ускладненням, пов’язаним з діабетом [6]. Збільшення споживання калорійної їжі та малорухливий спосіб життя є основними причинами ожиріння у людей у всьому світі [7]. На додаток до фізичних вправ корисними продуктами харчування та харчовими інгредієнтами може бути практичний спосіб контролю маси тіла та накопичення жиру [8]. Хоча численні дослідження були зосереджені на різних підходах до зменшення маси тіла та контролю накопичення жиру шляхом введення біоактивних сполук [9–12], останнім часом зростає стурбованість ожирінням, пов’язаним з глікометаболізмом [4, 5, 13, 14].

Дегідроепіандростерон (DHEA), природний стероїд, головним чином секретується корою надниркових залоз [15]. Однією з характеристик виробництва DHEA є його вікове виробництво [16]; його вікове зниження привернуло увагу щодо фізичного здоров’я [17, 18]. В даний час DHEA випускається у продажу як харчова добавка без рецепта [19]. Введення DHEA зменшує збільшення маси тіла та накопичення вісцерального жиру [11, 20]. Раніше наша лабораторія показала, що DHEA прискорює катаболізм ліпідів шляхом активації системи сигналізації cAMP-PKA [21], що призведе до експресії експресії відповідних генів [22]. Загальновідомо, що існує тісний взаємозв’язок між метаболізмом глюкози та метаболізмом жирів в організмі. Введення DHEA, потенційної терапії для схуднення та зменшення накопичення жиру, може бути практичним способом зменшення маси тіла та надмірного жиру у людей чи тварин. Однак мало інформації для оцінки того, чи регулює DHEA метаболізм глюкози, що, в свою чергу, вплине на масу тіла та відкладення жиру.

Отже, це дослідження було проведене для вивчення наслідків тривалого введення DHEA на метаболізм глюкози та його наслідки у щурів, які харчуються дієтою з високим вмістом жиру. Ця інформація поглибить наше розуміння механізмів, що зумовлюють DHEA, і підтвердить його як харчову добавку для контролю маси тіла та для припинення захворювань, пов’язаних із ожирінням.

Матеріали і методи

Тварини та дієтичне лікування

Вимірювання вмісту глюкози та глікогену в сироватці крові

Вміст глюкози в сироватці крові, печінкового глікогену та м’язового глікогену вимірювали за допомогою комерційних наборів відповідно до протоколів виробників (Інститут біотехнологій Нанкін Цзяньчен, Китай).

Вимірювання активності ключових ферментів під час глікометаболізму в печінці

Діяльність глюкокінази (GK), піруваткінази (PK), сукцинатдегідрогенази (SDH) та малатдегідрогенази (MDH) у печінці вимірювали за допомогою комерційних наборів згідно з протоколами виробників (Нанкінський інститут біотехнологій Цзяньчен, Китай). Діяльність піруватдегідрогенази (PDH, E1) та фосфофруктокінази-2 (PFK-2) у печінці вимірювали за допомогою наборів ІФА згідно з протоколами виробників (Shanghai Lengton Bioscience Co., Китай).

Вимірювання вмісту гормонів у сироватці крові

Вміст інсуліну та лептину в сироватці крові вимірювали за допомогою наборів для радіоімунологічного аналізу згідно з протоколами виробників (Пекінський північний інститут біотехнології, Китай). Внутрішні коефіцієнти варіації для всіх наборів для виявлення гормонів становили менше 10%, а інтерференційні коефіцієнти - менше 15%.

Визначення рівня мРНК гена, пов’язаного з метаболізмом глюкози, за допомогою ПЛР у режимі реального часу

Таблиця 1

Послідовності приєднання GeneGenBankNumberPrimer (5′-3 ′) Орієнтація

β-актин	> NM_031144	GATTACTGCCCTGGCTCCTA	Вперед
		TCATCGTACTCCTGCTTGCT	Зворотний
Pi3k	> NM_053481	CGGCGTGACATGTAGGCTCTCA	Вперед
		ACGGCCCGCACTGTAACCTAT	Зворотний
Акт	> NM_033230	TCAGTAGCATCCGGCAATTATC	Вперед
		TGCTCAATCAAAGCCACAGTC	Зворотний
Пепк	> NM_198780	GCTGCCATGAGATCAGAGG	Вперед
		AATCCGGGCCAGAGGAAC	Зворотний
Гіс2	> NM_013089	TGGCCTCCAGCAAGTCAT	Вперед
		TGGGATGTGGTTCAGGGA	Зворотний
Inrs	> NM_017071	GCAGAGACCCGTGTTGCGGT	Вперед
		CCATCACTACCAGCATTGGCTGTCC	Зворотний
Насичення2	> NM_012879	TGCTGGAAGAAGCGTATCAG	Вперед
		GGCCAAGTAGGATGTGCCAG	Зворотний
Насичення4	> NM_012751	TGTTGCGGATGCTATGGG	Вперед
		CTGCGAGGAAAGGAGGGA	Зворотний
Irs2	> AF087674	CATCGTGAAGAAGGCATAGG	Вперед
		GACCGGTGACGGCTGAACGG	Зворотний

Статистичний аналіз

Всі статистичні аналізи проводили за допомогою SPSS 17.0 для Windows (StatSoft, Inc., Tulsa, OK, США), і результати виражали як середні значення ± SE. Для порівняння груп контролю дієти використовували t-тест, а для порівняння ефектів концентрацій DHEA у групах, що харчувались тією ж дієтою, використовували односторонній дисперсійний аналіз (ANOVA). Різниці вважалися суттєвими на рис. P 2). Споживання дієти з високим вмістом жиру призвело до більшого ступеня ожиріння серед щурів у групі HCG, ніж у групі NCG (P 0,05) (рис. 2C). Вага тіла та середньодобовий приріст помітно знизились у групі HMG порівняно з групою HCG (P Рис. 2A та 2B). Крім того, індекси ІМТ та Лі були значно нижчими у групі HMG, ніж у групі HCG (P Fig. 2D та 2E).

A: вага тіла; B: Середньодобовий приріст; C: споживання корму; D: індекс маси тіла (ІМТ); Е: індекс Лі. Дані виражаються як середні значення ± SE (n = 15). * P 0,05), тоді як вміст глюкагону та інсуліну в сироватці крові був значно вищим у групі HCG, ніж у групі NCG (P Рис. 3). Порівняно з групою HCG, лікування DHEA, як правило, знижувало рівень глюкози в сироватці крові у щурів, які харчувалися дієтою з високим вмістом жиру (P> 0,05) (рис. 3А). Лікування DHEA суттєво збільшило вміст лептину в сироватці крові у групах HMG та HHG порівняно з такими у групі HCG (P Рис. 3B). Статистичних відмінностей у вмісті глюкагону між групами лікування DHEA та групою HCG не виявлено (P> 0,05) (рис. 3C). Порівняно з групою HCG, вміст інсуліну в сироватці крові у групі HMG був значно вищим (P Рис. 3D).

В: Вміст глюкози; В: вміст лептину; C: Вміст глюкагону; D: Вміст інсуліну. Дані виражаються як середні значення ± SE (n = 15). ** P Рис. 4A та 4B). Вміст глікогену в печінці був значно вищим у групах HMG та HHG, ніж у групах HCG (P Рис. 4А). Порівняно з групою HCG, вміст глікогену в м’язах у групах HLG та HMG був значно вищим у щурів, що харчувались дієтою. (P Рис. 4B). Крім того, рівні мРНК Pygl були значно вищими в групі HCG, ніж у групі NCG (P Fig 4C), тоді як не спостерігалося значної різниці на рівні GY2 мРНК у групі HCG порівняно з групою NCG (P> 0,05) (Рис. 4D). Порівняно з групою HCG, введення DHEA суттєво знижувало рівень мРНК Pygl у щурів, які харчувалися дієтою з високим вмістом жиру (P Fig 4C). Однак рівні мРНК Gys2 були значно вищими у групі HMG, ніж у групі HCG (P Рис. 4D).

В: вміст печінки; В: вміст м’язів; C: Рівень мРНК глікогенфосфорилази (Pygl) у печінці; D: Рівень мРНК глікогенсинтази-2 (Gys2) у печінці. Дані виражаються як середні значення ± SE (n = 15). ** P 0,05), тоді як активність MDH та PK у групі HCG була значно вищою, ніж у групі NCG (P Рис. 5). Активність GK у групах HMG та HHG (P Fig. 5A) та PK активність у групі HMG (P Fig. 5B) були значно підвищені порівняно з діяльністю у групі HCG. Порівняно з групою HCG, введення DHEA суттєво підвищувало активність PDH (E1) у щурів, які годувались жирною дієтою (P Fig. 5C). Подібним чином, активність SDH у групі HMG (P Fig. 5D) та активність MDH у групах HMG та HHG (P Fig. 5E) були значно підвищені порівняно з групою HCG. Крім того, ми виявили, що активність PFK-2 значно збільшилась у групах HMG та HHG порівняно з активністю у групі HCG (P Рис. 5F).

Дані виражаються як середні значення ± SE (n = 15). ** P Рис. 7, Рівень мРНК Glut4 у м’язах був значно вищим у групі HCG, ніж у групі NCG (P 0,05). Лікування DHEA значно збільшило рівень мРНК Glut2 у печінці у групах HMG та HHG порівняно з групою HCG (P Рис. 7A). Крім того, рівень мРНК Glut4 у групі HMG був значно вищим у м’язах, ніж у групі HCG (P Рис. 7B).

A: Рівень мРНК рецепторів інсуліну (Inrs) у печінці; B: Рівень мРНК рецептора інсуліну-1 (Irs1) у м’язах; С: Рівень мРНК рецептора інсуліну-2 (Irs2) у печінці. Дані виражаються як середні значення ± SE (n = 15). ** P Рис. 9, змін рівнів мРНК Pi3k та Akt між групами HCG та NCG не спостерігалось (P> 0,05). Лікування DHEA суттєво підвищило рівень мРНК Pi3k у групі HMG порівняно з групою HCG (P Рис. 9А). Рівні мРНК Akt у групах HMG та HHG були значно вищими, ніж у групі HCG (P Рис. 9B).

В: Рівень мРНК фосфатидилінозитол 3-кінази та (Pi3k) у печінці; B: рівень мРНК протеїнкінази B (Akt) у печінці. Дані виражаються як середні значення ± SE (n = 15). ** Р 4 [10]. Було показано, що ІМТ та індекс Лі сильно корелюють із ожирінням [10]. Наші результати показали, що індекс Лі був значно вищим у щурів, які дотримувались жирної дієти, ніж у щурів, які харчувались нормально. Крім того, вміст глюкози в сироватці крові у щурів на дієті з високим вмістом жиру збільшився на 12,15% порівняно із вмістом щурів на звичайній дієті. Отже, дієта з високим вмістом жиру в нашому експерименті викликала ожиріння у щурів, що забезпечує модель для подальшого дослідження профілактичного ефекту DHEA на ожиріння у щурів та його можливих механізмів.

На закінчення (як показано на рис. 10), наші результати продемонстрували, що лікування DHEA може сприяти накопиченню глікогену та пришвидшити катаболізм глюкози у щурів на дієті з високим вмістом жиру. Примітно, що лікування DHEA прискорило катаболізм глюкози, стимулюючи активність PFK-2 у щурів на дієті з високим вмістом жиру, що може бути пов’язано з активацією сигнального шляху PI3K/Akt. Звичайно, подальше дослідження повинно бути зосереджене на виявленні рівня білка та фосфорилювання, або блокуванні шляху PI3K/Akt на підтримку цього висновку.

Довготривале введення DHEA може сприяти накопиченню глікогену та пришвидшити катаболізм глюкози у щурів на дієті з високим вмістом жиру. Примітно, що лікування DHEA прискорило катаболізм глюкози, стимулюючи активність PFK-2, і це може бути пов’язано з активацією сигнального шляху PI3K/Akt.