Вплив обмеження калорій та повторного годування на загоєння шкірних ран у щурів

Ніколь Д. Хант

Лабораторія експериментальної геронтології, Національний інститут старіння, Національний інститут охорони здоров'я, Балтимор, MD 21224 США

Гаррік Д. Лі

Мін Чжу

Ендрю Леветт

Марк Е. Чачич

Кафедра психології Університету Тоусона, Тоусон, MD 21252 США

Едвард Л. Спанглер

Джоанн С. Аллард

Дон-Хун Хьон

Департамент біологічних наук, Університет Ewha Womans, 11-1 Daehyeon-dong Seodaemun-gu, Сеул, 120-750 Південна Корея

Дональд К. Інграм

Лабораторія нейрологічних наук та старіння, Біомедичний дослідницький центр Пеннінгтона, Університет штату Луїзіана, Батон-Руж, LA 70808-412, США

Рафаель де Кабо

Анотація

Обмеження калорій (CR) - це надійне засіб проти старіння, яке послаблює появу ряду вікових захворювань, зменшує окислювальні пошкодження та підтримує функції під час старіння. У поточному дослідженні ми оцінили вплив CR та інших режимів годівлі на загоєння ран у 7-місячних щурів Фішера-344 від більшої когорти щурів, яких годували або за свободою (AL), або з обмеженням калорійності на 40% на споживання AL. Щурів розподілили до однієї з трьох дієтичних груп, які отримали три поранення шкіри вздовж спинної міжлопаткової області (діаметр 12 мм біля передніх кінцівок) спини таким чином: (1) CR (n = 8) були поранені та утримувані на CR, поки вони не зажили, (2) AL (n = 5) були поранені і підтримувались на AL до завершення закриття рани, і (3) CR щури опрацьовували (RF, n = 9) AL протягом 48 годин до поранення та підтримували на AL, поки вони не зажили. Ми спостерігали, що молоді щури на CR заживають повільніше, в той час як CR-щури, які поправлялись протягом 48 годин до поранення, заживали так швидко, як щури, що годувались AL, подібно до дослідження, проведеного у вікових мишей CR та RF (Reed et al. 1996). Наші дані свідчать про те, що суб’єкти ХР, незалежно від віку, погано заживають, і що надання підвищеного харчування суб’єктам ХР до поранення покращує процес загоєння.

Вступ

Адекватне харчування має важливе значення для складних процесів, пов'язаних із загоєнням ран (Ayello et al. 1999; Lim et al. 2006; de Luca et al. 2007). У дослідженнях обмеження калорій (CR), які найчастіше проводяться на гризунах, у раціоні забезпечується рівень поживних речовин, вітамінів та мінералів, який порівнянний із споживанням ad libitum (AL), але при CR зменшується кількість споживаних калорій, тобто недоїдання без недоїдання. Модель CR - це надійне антивікове втручання з численними перевагами для здоров’я, що дозволяють підтримувати функцію під час старіння (Chipalkatti et al. 1983; Masoro 1988; Weindruch and Walford 1988). Однак його вплив на загоєння ран виявився не таким корисним (Reiser et al. 1995; Roth et al. 1997). Рід та ін. (1996) провели велике дослідження, порівнюючи загоєння ран у мишей молодих та середнього віку, які годували АЛ, та мишей у віці, яких годували АЛ, КР та КР, які отримували АЛ протягом 1 місяця до поранення. У цьому дослідженні старі миші, що отримували корм, зцілювались зі швидкістю, подібною до молодих мишей, що годувались AL. Далі, дослідження in vitro на раневих експлантатах літніх мишей виявили посилену проліферацію клітин та скорочуваність у референтів порівняно з літніми мишами AL та віком CR.

У дослідженні, про яке повідомляється тут, ми порівняли вплив різних режимів годування на загоєння ран у молодих самців щурів Фішера-344. Подібно дослідженню, проведеному Reed et al. (1996) у мишей у віці ми оцінювали загоєння ран у трьох різних групах дієти. Групування складали (1) щури CR, які споживали на 40% менше, ніж щури, що годувались AL, до і протягом дослідження загоєння ран, (2) щури, які годували AL, яким годували AL до і протягом дослідження загоєння ран, та (3) CR щури які споживали на 40% менше, ніж АЛ, за 48 год до поранення, коли вони отримували АЛ та підтримували їх на годуванні АЛ протягом усього дослідження. Наша гіпотеза полягала в тому, що згодовування до загоєння ран у молодих щурів на CR до 48 годин до поранення посилило б відновлення та закриття ран у групі РФ, подібно до результатів, спостеріганих у мишей середнього та похилого віку в Reed et al. . (1996) дослідження.

Матеріали і методи

Суб'єкти, дієти та експериментальні групи

Двадцять два самці щурів Фішера-344 віком 7 місяців на початку дослідження служили випробуваними. Щури були частиною більшої когорти щурів, які були виведені, вирощені та розміщені у віварії, що міститься у Геронтологічному дослідницькому центрі, NIA, NIH, Балтімор, штат Медіка. За допомогою дозорної системи визначали, чи вільний у віварії такі патогени: GDVII, MHV, MPul, Sendai та HAI/MVM.

Після відлучення від грудей (у віці 4 тижнів) щурів окремо утримували у пластикових клітках із дерев’яною тріскою для підстилки у великій металевій стійці та з доступом до води через автоматизовану систему поливу. Щури в групі, яку годували AL, мали вільний доступ до їжі (NIH 31; Taconic), тоді як щурів в групі з обмеженим вмістом калорій годували тією ж дієтою, але на 40% менше калорій, ніж групі щурів, які контролювали AL з тієї ж когорти. Споживання їжі моніторами AL вимірювали щотижня, а добовий відбір чау для щурів CR розраховували на основі споживання AL монітора за цей тиждень. Віварій підтримувався протягом 12 годин світлового циклу/12 годин темного циклу (освітлення 6 ранку/вимкнення 6 вечора за EST), а віварій підтримувався при 21 ° C.

У віці 7 місяців щури (n = 22) були віднесені до однієї з трьох наступних груп лікування, які згодом були поранені в якості експериментальної обробки: (1) CR щури (n = 8) підтримували 40% CR протягом усього дослідження; (2) AL щури (n = 5), що підтримуються на AL протягом усього дослідження; та (3) RF-група (RF; n = 9), яка становила 40% CR з моменту відлучення, яка починала дієту з АЛ за 48 год до поранення, а потім дотримувалася дієти з АЛ до кінця дослідження. За всіма щурами спостерігали щодня, а вага тіла реєстрували щотижня. Споживання їжі для всіх груп вимірювали щотижня.

Вимірювання удару біопсії шкіри та закриття рани

Залежні міри та статистичний аналіз

Площу ран вимірювали за допомогою програмного забезпечення NIH Image J 1.37v. Одностороння ANOVA також була розрахована на кількість днів до 50% закриття рани. Повторні заходи ANOVA були розраховані для маси тіла та споживання їжі.

Результати

Дані для різних груп щурів представлені наступним чином: CR щури, поранені та утримувані на CR, щури AL, поранені та утримувані на AL, і CR щури, які регенерували AL протягом 48 год, потім поранені та утримувались на AL протягом усього дослідження.

Споживання їжі

Ці щури входили до більшої когорти тварин, яких годували або CR, або 40%. Споживання їжі групи CR базувалося на щоденному споживанні їжі з п’яти моніторів AL щотижня. Як показано на рис. 1, щоденне споживання групи CR не змінювалось протягом експерименту, і ці дані не використовуються для порівняння після загоєння ран. Після того, як було проведено процедуру біопсії шкіри, споживання їжі групи АЛ значно зросло в порівнянні з ВЧ (Р 2, можна помітити, що РЧ щури набирали вагу на дієті АЛ, що значно важче, починаючи з 9-го дня експерименту. (P 3a –l для репрезентативної проби з кожної групи). Показані дні після нанесення рани: день 1 (рис. 3a – c), день 6 (рис. 3d – f), день 12 (рис. 3g – i), та день 18 (рис. 3j – l). Зображення показали, що до 6-го дня у групі CR були більші рани, ніж у груп AL або RF, і вони були помітно більшими, ніж у групі RF (рис. 3d – f) На малюнку 3 представлена типова картина закриття рани, яку ми спостерігали в групах AL, CR та RF.

Панелі (a) - (л) показують зменшення площі ран з часом у репрезентативних щурів Фішера-344 з кожної з трьох груп: CR, AL та RF. Кожна біопсія шкірного пуншу мала діаметр приблизно 12 мм і розташовувалася у трьох положеннях на спинній міжлопатковій області: ліворуч, праворуч та знизу ліворуч. Довжина брусків становить 10 мм. Як фідуціарні маркери використовували ескіз копійки, лінійки та блакитного окуляра