Нова модель щурячої недостатності вітаміну D: безпечна та швидка індукція дефіциту вітаміну D та кальцитріолу без гіперпаратиреозу

1 Кафедра молекулярно-клітинної біології та імунології, Медичний центр університету VU, 1081 BT Амстердам, Нідерланди

щурячої

2 Відділ експериментальної нефрології, IRBLleida, 25198 Lleida, Іспанія

3 Кафедра нефрології, Медичний центр університету VU, 1007 MB Амстердам, Нідерланди

Анотація

1. Вступ

Дефіцит вітаміну D є світовою проблемою [1], оскільки це пов’язано зі збільшенням смертності від усіх причин. У дорослого населення США 42% відчуває дефіцит вітаміну D (рівень 25D у сироватці крові)

-тестування. Тому непараметричний тест підписаного рангу Уілкоксона був використаний для порівняння різниці в рівнях сироватки між днями 1 і 22, використовуючи статистику IBM SPSS 20 (Армонк, Нью-Йорк, США).

3. Результати

Щоденне споживання їжі становило 20 грамів на день (медіана; Inter Quartiles (IQ) 19,3–20,8), що схоже на щурів, які харчуються стандартною чау з точки зору споживання енергії. Крім того, не було явних змін у поведінці та змінах маси тіла з часом під час індукції дефіциту вітаміну D, порівняно з тими, що спостерігались у того ж штаму, який отримував стандартну дієту (дані не наведені).

Через три тижні після початку індукції дефіциту вітаміну D середні рівні 25D були нижчими за рівні виявлення (15 нмоль/л) у всіх тварин, за винятком трьох, у яких рівень 25D був трохи вище межі виявлення (рис. 1 (а) ). Крім того, усі тварини мали рівні нижче межі виявлення (30 пмоль/л) для 1,25D (рис. 1 (b)). Хоча зміни рівнів Са в сироватці крові (збільшені на медіану 0,095 (IQ 0,0525–0,15) ммоль/л) та рівні Р в сироватці крові (зменшені на медіану зниження 0,27 (IQ 0,0975–0,32) ммоль/л) були статистично значущими (

), абсолютні зміни були незначними та в межах норми (рис. 1 (в) та 1 (г)) [20]. Більше того, що важливо, не було значного підвищення рівня ПТГ у сироватці крові (рис. 1 (е)).

для статистичної значущості змін параметра, проаналізованого за допомогою критерію Уїлкоксона зі знаком.

4. Обговорення

У цьому дослідженні ми показали, що дефіцит вітаміну D можна безпечно та недорого викликати у щурів протягом трьох тижнів із незначним впливом на рівень ПТГ, Са та Р. Головною перевагою цієї моделі на тваринах є те, що вона забезпечує надзвичайно корисну платформу для вивчення неупереджених наслідків дефіциту та переповнення вітаміну D при широкому діапазоні захворювань, які в даний час вважаються принаймні частково зумовленими гіповітамінозом D. A Ключовим фактором є невизначувані рівні кальцитріолу в сироватці крові, які у осіб з нормальною функцією нирок виникають лише в умовах серйозного дефіциту вітаміну D (25D у сироватці крові нижче 4 нг/мл) [17].

Ін’єкції парикальцитолу робили виключно протягом перших двох тижнів, щоб викликати експресію CYP24A1, що спричинило швидке виснаження ендогенних метаболітів вітаміну D. Очікуються мінімальні, якщо такі є, ефекти перенесення парикалцитолу на активацію біологічної відповіді VDR у зразках сироватки, проаналізованих на 25D та 1,25D через тиждень після припинення ін’єкцій парикальцитолу. Обґрунтування полягає в тому, що період напіввиведення парикалцитолу становить приблизно сім годин у здорових пацієнтів та чотирнадцять годин у пацієнтів з діабілізованою ХХН 5-ї стадії (аркуш даних, Zemplar). Крім того, хоча у щурів відсутні формальні фармакокінетичні дані щодо парикальцитолу, дослідження щодо придушення ПТГ на одній дозі аналога кальцитріолу 22-оксакальцитріолу, з таким самим коротким періодом напіввиведення, як парикалцитол, показали, що після 96 год залишків не було дія аналога на ПТГ в сироватці крові, але повне виснаження рівня кальцитріолу в сироватці [21]. Ці звіти підтверджують обраний період тижня після припинення ін’єкцій парикальцитолу для запобігання ефектам перенесення.

За допомогою описаного підходу протягом трьох тижнів були досягнуті невизначувані рівні як 25D, так і 1,25D, і що важливо, підтримувались нормальні рівні потенційно незрозумілих факторів, таких як ПТГ в сироватці крові, а також лише незначні зміни в сироватці Са та Р.

Тонке коригування дієтичного співвідношення Са і Р і Са/Р має вирішальне значення, щоб уникнути змін у гомеостазі Са і Р, які можуть зробити недійсним будь-який висновок з будь-якої моделі дефіциту вітаміну D, як показано Фернандесом та співавт. [15]. Насправді, у щурів, які протягом 6 тижнів годували раціоном з виснаженим вітаміном D з 0,4% Са і 0,3% Р, рівні Са в сироватці крові були значно нижчими, тоді як концентрації Р і ПТГ були значно підвищеними порівняно з контрольними тваринами, яких годували стандартною чау, що містить 0,75% Са, 0,66 % P і 2000 МО/кг вітаміну D. На відміну від цього, щури, переходячи з дієти, що страждає вітаміном D з 0,4% Ca і 0,3% P, на дієту з виснаженням вітаміну D з 1,6% Ca і 20% лактози, через 5 тижнів підтримувати нормокальціємію. Однак рівень ПТГ у сироватці крові був значно нижчим. Рівні Р були значно нижчими, ніж тварини, яких годували шість тижнів на раціоні з низьким вмістом Са і Р, але статистично не відрізнялися від контрольних тварин.

Безсумнівно, хоча дефіцит вітаміну D та кальцитріолу зберігатиметься до тих пір, поки щурів годують дієтою з дефіцитом вітаміну D, тритижневий період - це короткий час спостереження, щоб виключити думку про те, що ознаки гіперпаратиреозу або інші особливості тривалого вітаміну D дефіцит не відбудеться через довший час спостереження. Коли необхідний більш тривалий вплив дефіциту вітаміну D, необхідно контролювати підтримання нормального рівня кальцію, фосфату або ПТГ, щоб уникнути компрометації інтерпретації результатів. Ця модель, яка також викликає важкий дефіцит кальцитріолу, дозволяє чітко розрізняти вплив на результати корекції активного дефіциту вітаміну D.

5. Висновок

На закінчення ми представляємо безпечну, просту та економічно вигідну стратегію викликати важкий дефіцит вітаміну D та кальцитріолу у щурів без будь-яких значних коливань рівня ПТГ, Са та Р у сироватці крові. Отже, цю тваринну модель можна використовувати для вивчення ефектів ексклюзивного гіповітамінозу D у багатьох різних експериментальних умовах для імітації розладів людини лише з мінімальними потенційно незрозумілими ефектами PTH та мінералів. Ця модель є дуже цінним інструментом не тільки в нефрології, а й при раку, аутоімунітеті, серцево-судинних, кісткових та інфекційних захворюваннях. Точне визначення точної ролі виключної нестачі вітаміну D у всіх цих станах може посилити клінічну потребу в адекватному доповненні цього важливого вітаміну.

Конфлікт інтересів

Автори заявляють, що не існує конфлікту інтересів щодо публікації цієї статті.

Внесок авторів

Марк Г. Вервле та Адріана С. Дюссо поділяли старші авторські права.

Подяка

Ця робота була підтримана Голландським фондом нирок, грант No. CO9-2331 та Marie Curie, грант No. ITN 287813. Парікалцитол був своєрідним подарунком AbbVie, Чикаго, США.

Список літератури

  1. А. Міталь, Д. А. Уол, Ж.-П. Bonjour et al., "Глобальний статус вітаміну D та детермінанти гіповітамінозу D", Міжнародний остеопороз, вип. 20, № 11, с. 1807–1820, 2009. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  2. К. Ю. З. Форест та В. Л. Шюльдрехер, “Поширеність та кореляти дефіциту вітаміну D у дорослих у США”, Дослідження харчування, вип. 31, № 1, с. 48–54, 2011. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  3. К. Д. Кешман, С. Малдауні, Б. Макнулті та ін., “Вітамін D у дорослих Ірландії: результати Національного дослідження харчування дорослих” Британський журнал харчування, вип. 109, ні. 7, с. 1248–1256, 2013. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  4. B. Thuesen, L. Husemoen, M. Fenger et al., "Визначники рівня вітаміну D у загальній популяції дорослих датчан", Кістка, вип. 50, ні. 3, с. 605–610, 2012. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  5. Дж. Вортсман, Л. Й. Мацуока, Т. Чен, З. Лу та М. Ф. Холік, "Зниження біодоступності вітаміну D при ожирінні" Американський журнал клінічного харчування, вип. 72, ні. 3, с. 690–693, 2000. Перегляд за адресою: Google Scholar
  6. М. Ф. Холік, "Пандемія дефіциту вітаміну D та наслідки для здоров'я некелета: механізми дії", Молекулярні аспекти медицини, вип. 29, ні. 6, с. 361–368, 2008. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  7. Р. Агарвал, “Вітамін D, протеїнурія, діабетична нефропатія та прогресування ХХН”, Клінічний журнал Американського товариства нефрології, вип. 4, № 9, с. 1523–1528, 2009. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  8. М. ван Дріель, Х. А. П. Полс та Дж. П. Т. М. ван Левен, "Диференціація та контроль остеобластів за допомогою метаболітів вітаміну D та вітаміну D" Поточний фармацевтичний дизайн, вип. 10, № 21, с. 2535–2555, 2004. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  9. A. Talaei, M. Mohamadi та Z. Adgi, "Вплив вітаміну D на резистентність до інсуліну у пацієнтів з діабетом 2 типу", Діабетологія та метаболічний синдром, вип. 5, № 1, стаття 8, 2013. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  10. C. F. Garland, F. C. Garland, E. D. Gorham et al., "Роль вітаміну D у профілактиці раку", Американський журнал громадського здоров’я, вип. 96, ні. 2, с. 252–261, 2006. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  11. Д. Фельдман, А. В. Кришнан, С. Свамі, Е. Джованнуччі та Б. Дж. Фельдман, “Роль вітаміну D у зменшенні ризику та прогресування раку”, Відгуки про природу Рак, вип. 14, № 5, с. 342–357, 2014. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  12. Ю. Ю. Чжен, Дж. Х. Чжу, М. Р. Чжоу, Л. Цуй, В. М. Яо та Ю. Ю. Лю, “Метааналіз довгострокових добавок вітаміну D на загальну смертність” PLOS ONE, вип. 8, Ідентифікатор статті e82109, 2013. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  13. З. Чжен, Х. Ши, Дж. Цзя, Д. Лі та С. Лін, "Добавки вітаміну D та ризик смертності при хронічних захворюваннях нирок: мета-аналіз 20 спостережних досліджень", Нефрологія BMC, вип. 14, № 1, стаття 199, 2013. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  14. Г. Белакович, Л. Л. Глууд, Д. Ніколова та ін., “Добавки вітаміну D для профілактики смертності у дорослих”, Кокранівська база даних систематичного огляду, ні. 7, Ідентифікатор статті CD007470, 2011. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  15. I. Fernandes, G. Hampson, X. Cahours et al., "Аномальний метаболізм сульфатів у щурів з дефіцитом вітаміну D", Журнал досліджень кісток та мінералів, вип. 12, стаття F432, 1997. Переглянути за адресою: Google Scholar
  16. M. E. Angeline, R. Ma, C. Pascual-Garrido et al., "Вплив дефіциту вітаміну d, спричиненого дієтою, на загоєння ротаторної манжети на моделі щурів" Американський журнал спортивної медицини, вип. 42, ні. 1, с. 27–34, 2014. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  17. A. G. Need, P. D. O'Loughlin, H. A. Morris, P. S. Coates, M. Horowitz і B. E. C. Nordin, "Метаболіти вітаміну D і засвоєння кальцію при важкій недостатності вітаміну D" Журнал досліджень кісток та мінералів, вип. 23, ні. 11, с. 1859–1863, 2008. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  18. К. Е. Шольц-Аренс, Г. Шаафсма, Е. Г. Х. М. ван ден Хойвел та Й. Шрезенмайр, “Вплив пребіотиків на мінеральний обмін”, Американський журнал клінічного харчування, вип. 73, с. 459S – 464S, 2001. Перегляд за адресою: Google Scholar
  19. R. Bouillon, G. Carmeliet, L. Verlinden et al., "Вітамін D та здоров'я людини: уроки від нульових мишей рецепторів D", Ендокринні огляди, вип. 29, ні. 6, с. 726–776, 2008. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  20. С. Трипаті, Н. Сузукі та А. К. Шрівастав, “Відповідь сироваткових мінералів (кальцій, фосфат і магній) та залоз внутрішньої секреції (клітин кальцитоніну та паращитовидної залози) щурів вістар після введення хлорпірифосу”, Дослідження та техніка мікроскопії, вип. 76, ні. 7, с. 673–678, 2013. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  21. A. S. Dusso, L. Negrea, J. Finch et al., "Вплив 22-оксакальцитріолу на кальцитріол у сироватці крові", Ендокринологія, вип. 130, ні. 6, с. 3129–3134, 1992. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  22. С. Е. Тег, Г. Л. Кларк, М. К. Вінтер, К. Е. Маккарсон, Д. Е. Райт та П. Г. Сміт, “Дефіцит вітаміну D сприяє підвищеній чутливості скелетних м’язів та сенсорній гіперіннервації”. The Journal of Neuroscience, вип. 31, № 39, с. 13728–13738, 2011. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  23. У. Колленкірхен, Дж. Фокс та М. Р. Уолтерс, "Нормокальціємія без гіперпаратиреозу у щурів з дефіцитом вітаміну D" Журнал досліджень кісток та мінералів, вип. 6, № 3, с. 273–278, 1991. Перегляд за адресою: Google Scholar
  24. Л. Е. Джонсон та Х. Ф. ДеЛука, "Репродуктивні дефекти виправляються у самок щурів, що страждають від дефіциту вітаміну D, які харчуються дієтою з високим вмістом кальцію, фосфору та лактози" Журнал харчування, вип. 132, ні. 8, с. 2270–2273, 2002. Перегляд за адресою: Google Scholar