Вплив дієти з високим вмістом жиру на фізіологічні зміни у змінених еутиреоїдних та щитоподібних щурів

Анотація

Зв'язок несприятливого здоров'я з високим споживанням жиру вже давно визнана. Однак відсутність досліджень, спрямованих на взаємозв'язок функції щитовидної залози та печінки, а також патогенез дієти з високим вмістом жиру залишає ці теми недостатньо вивченими. Метою цього дослідження було оцінити та порівняти фізіологічні зміни в зміненій еутиреоїдній та тиреоїдної моделі тварин, що харчуються насиченими та ненасиченими дієтами з високим вмістом жиру. Для досягнення цієї мети дорослих самців щурів Sprague Dawley (n = 100) годували однією з п'яти дієт; контрольна або одна з чотирьох тестових дієт, що містять 25% насичених або ненасичених і 37% насичених або ненасичених жирів протягом восьми тижнів. Кожна експериментальна група складалася з десяти змінених еутиреоїдних та десяти тварин зі зміною щитовидної залози. Змінений стан щитовидної залози був хімічно індукований додаванням 0,05% пропілтіоурацилу (PTU) у питну воду. Еутиреоїдні тварини, котрі харчувалися дієтами з високим вмістом жиру, збільшували масу тіла та довжину тіла порівняно з тваринами зі зміненою щитовидною залозою (P

Передумови

Результати і обговорення

Вага тіла, довжина тіла, споживання корму

Довжина тіла (змішаних у щитовидній залозі тварин) була значно нижчою, ніж у еутиреоїдних тварин (p Таблиця 2 Кінцева довжина тіла (см) змінених еутиреоїдних та щитовидної залоз тварин

Споживання корму протягом експерименту було нижчим (табл. 3) у всіх щурів зі зміною щитовидної залози порівняно з еутиреоїдними щурами (табл. 3). Середнє споживання корму (г) змінених еутиреоїдних та тиреоїдних тварин n = 100

Ліпідний профіль

Нормальний діапазон загального холестерину у щурів становить 20 - 92 мг/дл. Ліпідний профіль (таблиця 5) виявив підвищений загальний рівень холестерину у тиреоїдних тварин у порівнянні з еутиреоїдними тваринами; однак статистичних відмінностей між групами лікування не було. Ці результати можуть бути обумовлені порушенням функції щитовидної залози, необхідної для метаболізму холестерину, і підтверджує ефективність лікування ПТУ. Значення ліпопротеїнів високої щільності (ЛПВЩ) були вищими у контрольних групах дієти. Рівень тригліцеридів не суттєво відрізнявся у щурів із зміною еутиреоїдної та щитовидної залози, незалежно від дієти (P Таблиця 5 Ліпідний профіль еутиреоїдних та тиреоїдних тварин (n = 100)

Печінкові ферменти

Ферменти печінки, АСТ та АЛТ були підвищені у всіх групах лікування (Таблиця 6). Нормальні діапазони ALT та AST становлять 17,5 - 30,2 U/L та 45,7 - 80,8 U/L, відповідно. Рівні АЛТ були найвищими серед еутиреоїдних щурів, яких годували ненасиченими жирами, порівняно з контрольними щурами (p Таблиця 6 Значення ALT та AST у сироватці крові у змінених еутиреоїдних та тиреоїдних тварин (n = 100)

Гістопатологічна оцінка печінки

Результати гістопатологічної оцінки печінки щурів наведені в таблиці 7. Тканини продемонстрували підвищену присутність клітин печінкової зірчастої (іто) та вакуолей у змінених у щитовидній залозі тварин порівняно з еутиреоїдними тваринами. У тварин із зміною щитовидної залози вакуолі становили 60% або більше у всіх групах лікування. Морфологічні зміни спостерігались у 37% жирних дієтичних груп, а також у тварин зі зміною щитовидної залози. Печінкові зірчасті (іто) клітини - це природні ліпідвмісні клітини і відіграють ключову роль у патогенезі фіброзу печінки [35]. Фіброз є основним патофізіологічним наслідком хронічного ураження печінки, і він представляє загальний механізм, що лежить в основі печінкової недостатності [36] Рисунок 1 і 2.

Гістопатологічна оцінка печінки у щурів, що харчуються жиром на основі сала. (A) Являє собою нормальну печінку з нормальною морфологією від еутиреоїдної тварини, яка споживала контрольну дієту. (B) Являє собою нормальну печінку з нормальною морфологією від тварини зі зміненою щитовидною залозою, яка споживала контрольну дієту. (C) Представляє нормальну печінку у еутиреоїдної тварини з нормальною морфологією, яка споживала 25% сало. (D) Показує печінку тварини зі зміненою щитовидною залозою, яка споживала 25% жиру. Є дані про клітини +1 іто та гепатоцит із наявністю двох невеликих цитоплазматичних вакуолей. (E) Представляє печінку від еутиреоїдної тварини, яка споживала 37% свинячого жиру, що показує наявність 3 клітин іто (+4) та множинних вакуолей (+3). (F) Представляє печінку тварини зі зміненою щитовидною залозою, яка споживала 37% дієти на салі, яка показує наявність клітин іто (+4) та вакуолей (+2).

Гістопатологічна оцінка печінки у щурів, що харчуються соєвою олією. (A) Являє собою нормальну печінку з нормальною морфологією від еутиреоїдної тварини, яка споживала контрольну дієту. (B) Являє собою нормальну печінку з нормальною морфологією від тварини зі зміненою щитовидною залозою, яка споживала контрольну дієту. (C) Представляє печінку у еутиреоїдної тварини, яка споживала соєву дієту на 25% і показує наявність 2 клітин іто з оцінкою (+2). (D) Показує печінку тварини зі зміненою щитовидною залозою, яка споживала 25% соєвої дієти, і відображає наявність 2 клітин іто (+2). (E) Представляє печінку від еутиреоїдної тварини, яка споживала 37% соєвої дієти, і відображає наявність клітин іто (+3) та вакуолей (+2). (F) Представляє печінку тварини зі зміненою щитовидною залозою, яка споживала 37% соєвої дієти, що показує наявність 1 іто клітин (+2) та невеликих вакуолей (+4).

Вважається, що клітини печінкової зірки (ito) відіграють ключову роль у фіброгенезі печінки, незалежно від основної етіології [36]. Патологічна ступінь +2 і вище клітин печінкової зірчастої клітини (ito) позначає відхилення від норми і може припускати, що включає метаболізм ліпідів. Аномальні жирові вакуолі є показниками збільшення внутрішньоклітинних ліпідів, що може спричиняти аномальний синтез, утилізацію та/або експорт жиру [37]. Ці вакуолі не зустрічаються в природі, і їх наявність може свідчити про патологію печінки. Безалкогольна жирова хвороба печінки (НАЖХП) - це захворювання печінки, що визначається як клінічними (неалкогольними), так і гістопатологічними характеристиками [21]. NAFLD коливається від стеатозу та печінкової резистентності до інсуліну до прогресуючого фіброзу та цирозу. В даний час НАЖХП розглядається як печінковий прояв метаболічного синдрому, спричинений механізмами, включаючи запалення, перевантаження ліпідів та окислювальний стрес у жировій тканині та печінці [38]. Пагадала та ін. [39] повідомили про вищу поширеність гіпотиреозу у пацієнтів з НАЖХП порівняно з контролем. Гістопатологічні результати цього дослідження показали, що збільшення клітин та вакуолей печінкових зірчастих (іто) може вказувати на попередників розвитку НАЖХП, що в даний час знаходиться на подальшій оцінці.

Висновок

Пероральне введення PTU успішно індукувало гіпотиреоз. Результати показали, що тварини зі зміною щитовидної залози мали менші тіла і зменшували вагу тіла. Печінка і щитовидна залоза важко працюють разом в обміні ліпідів, а також підтримують гомеостаз. Змінені у щитовидній залозі тварини мали тенденцію до вищого рівня холестерину порівняно з еутиреоїдними тваринами. Значення ALT та AST були вищими для груп зі зміною щитовидної залози. Це може свідчити про те, що роль жиру та стану щитовидної залози впливають на рівень цих трансаміназ. Крім того, у всіх групах лікування спостерігалось збільшення кількості печінкових зірчастих (іто) клітин та вакуолей у печінці змінених щитовидної залози тварин порівняно з еутиреоїдними тваринами. Хімічно індукований гіпотиреоз негативно впливав на метаболізм та ріст жиру, що сприяло збільшенню накопичення ліпідів у печінці.

Методи

Хімікати

Пропілітіоурацил або PTU (6-пропіл-2-тіоурацил) отримували від Sigma Aldrich (Сент-Луїс, Міссурі). Набори HDLC були отримані від Abcam (AbCam Cambridge, MA). Набори загального холестерину та тригліцеридів були отримані наборами для аналізу Wako (Wako Chemicals USA, Richmond, VA).

Раціони тварин

Дієти були отримані в лабораторії Дієта Пуріни/Тестові дієти (Річмонд, Індіана). Дієти були розроблені таким чином, щоб бути ізокалорійними та ізонітрогенними. Дієти з насиченими жирами містили сало, тоді як ненасичені жири - соєву олію. Дієтичні рекомендації USDA рекомендують, щоб дієтичний жир становив від 25 до 30%, щоденне споживання енергії було враховано при розробці дієт. Відсоток жиру від калорій у дієтах становив 37% (сало та соя), 25% сала та сої) та 12% (модифікований AIN93, який служив контролем). Рівень жиру в дієтах представляє високий, помірний і низький.

Тварини та експериментальний дизайн

Експериментальні групи та тестові дієти. П'ять експериментальних груп включали нормальних або еутиреоїдних щурів, а решта п'ять експериментальних груп містили тварин, змінених у щитовидній залозі. Кожна дієта з п’яти дієт харчувалася як до нормальної (еутиреоїдної) групи, так і до групи зі зміною щитовидної залози. Насичені жирові дієти містять сало як джерело жиру, тоді як ненасичені дієти містять соєву олію.

Кров, збір тканин та гістопатологія

Зразки крові відбирали шляхом серцевої пункції у кожної тварини для аналізу сироватки (ЕДТА, що містить пробірку), плазми (гепарин, що містить пробірку) та аналізу цільної крові (BD Diagnostics, Franklin Lakes, NJ). Тканини печінки збирали для гістопатологічних аналізів. Праву частку печінки вирізали і помістили в 10% нейтральний забуференний розчин формальдегіду для подальшого аналізу. Тканини секціонували, вставляли, монтували та фарбували гематоксиліном та еозином. Тканини печінки оцінювали на наявність накопиченого жиру та загальну морфологію. Потім усі предметні стекла оцінив і оцінив ветеринарний патолог. Трупи тварин утилізували спалюванням у Будинку після смерті в університетському коледжі ветеринарної медицини.

Ліпідні профілі

Концентрації ЛПВЩ в плазмі крові вимірювали ферментативно за допомогою аналітичних наборів Abcam, як описано виробником (AbCam Cambridge, MA), а загальний рівень холестерину та тригліцеридів ферментативно вимірювали за допомогою наборів для аналізу Wako (Wako Chemicals USA, Richmond, VA). Ліпопротеїни низької щільності (ЛПНЩ) холестерин оцінювали побічно за рівнянням Фрідевальда.

Статистичні методи

Дані аналізували за допомогою процедури GLM (SAS Inst. Inc., Cary, NC) для порівняння десяти комбінацій лікування. Коли омнібусний F-тест вказував на статистичну значимість (с