文摘
腹腔脂肪组织的扩张以及随之而来的炎症反应提出了统一联系肥胖和慢性疾病的发展。然而,肥胖之间存在一个明显的两性异形和慢性疾病风险由于脂肪组织的分布和数量的差异。一系列的实验协议被用来证明雌激素的作用在调节有益健康;然而,大多数研究都蒙羞的显著差异在体重和肥胖。因此,本研究的目的是比较weight-matched肥胖雄性和雌性老鼠来确定sex-dependent健康益处时保持体重是相似的。肥胖的发展雌性老鼠接受高脂肪饮食被推迟;然而,随后weight-matched比较肥胖的老鼠显示更大的肥胖肥胖的雌性老鼠。尽管过度肥胖和扩大脂肪细胞大小,肥胖女性仍然比weight-matched雄性小鼠葡萄糖宽容,这好处与脂联素的表达增加,减少脂肪组织的免疫细胞浸润和氧化应激。因此,雌激素的保护效益持续处于肥胖状态,似乎改善脂肪组织的代谢表型和个人。
1。介绍
肥胖被认为是一个独立的危险因素的慢性疾病,包括2型糖尿病和心血管疾病(1,2]。低级的系统性炎症提出了统一联系肥胖和这些肥胖相关疾病的发病3- - - - - -5]。腹腔脂肪组织的扩张与渗透和激活免疫细胞增加,这些事件是一个重要的因素与肥胖发生的系统性炎症(6,7]。在一个精确的解释免疫细胞的积累脂肪组织是未知的,一个潜在的因素是高氧化应激(8,9]。因此,减少腹腔肥胖和/或减少脂肪组织氧化应激和炎症将积极影响慢性疾病的风险。
明确的性别差异存在于脂肪组织分布,炎症,最终开发一个慢性疾病的概率(10- - - - - -12]。具体地说,女性倾向于有更高的身体脂肪含量与脂肪局部皮下注射而男性减少总脂肪和内脏的脂肪组织主导的地区。此外,动物研究表明食源性肥胖和胰岛素抵抗发生在雄性比雌性啮齿动物快得多(13- - - - - -15]。雌激素是性别上同种二形性主要因素参与其中,因为它促进皮下脂肪积累,有消炎作用,是一个强有力的监管机构的食欲和能量消耗10,12,16,17]。帮助阐明雌激素的影响肥胖,脂肪组织分布、炎症和胰岛素抵抗的研究利用模型卵巢切除术有或没有饱满的雌激素和/或雄性和雌性老鼠相比提供了一个高脂肪饮食(13- - - - - -15,18]。虽然这些研究的结果的措施多种多样,他们都清楚地表明雌激素的有益影响。然而,这些研究也使得体重差异作为完整的女性接受雌激素或动物通常是小的,小的脂肪组织仓库。
因此,当前研究的目的是比较weight-matched肥胖雄性和雌性老鼠来确定sex-dependent改善代谢健康发生独立的体重的差异。长期暴露在高脂饮食后,进行葡萄糖耐量试验和标记的差异在脂肪组织炎症和氧化应激评估。我们的数据表明,葡萄糖耐量仍然改善肥胖雌性老鼠体重不同独立的。此外,尽管肥胖和性腺的脂肪细胞的大小增加,肥胖的雌性老鼠显示低表达的标记免疫细胞和氧化应激与改善代谢表型一致。
2。方法
2.1。动物和动物保健
密苏里大学的动物保健和使用委员会批准了所有过程涉及老鼠。动物被保持在一个温度控制(22°C)和12小时光:12小时黑暗周期。六到八周老男性和女性C57BL / 6小鼠分别安置和美联储chow(上贴5001;4.5克/ 100克脂肪)或高脂肪饮食(HFD;研究饮食D12492;35克/ 100克脂肪)的持续时间的实验。每周体重测量老鼠继续治疗,直到HFD组的平均体重45 g。在这一点上,葡萄糖耐量测试和组织收集进行HFD组和年龄的chow-fed同行。
2.2。葡萄糖耐量试验
一旦HFD-fed集团达成体重45 g;进行葡萄糖耐量试验和HFD chow-fed动物。后一夜之间快速、基线从尾静脉血液样本被时间0。然后一个腹腔内注射葡萄糖(1克/公斤体重)的管理和血糖浓度测定使用手持glucometer 30日接受60、90和120分钟。血糖曲线下面积(AUC)使用GraphPad棱镜4软件进行了计算。
2.3。组织收集
葡萄糖耐量测试后一周进行,动物禁食10 - 12小时血糖测量通过尼克的尾巴。动物被安乐死的有限公司2窒息后通过心脏穿刺放血。等离子体是由离心分离、整除、冻结未来分析。性腺的和皮下脂肪组织切除,称重,快速冷冻基因表达分析或固定进行组织学分析。
2.4。脂肪组织的组织学分析
性腺的脂肪组织的一部分在4%多聚甲醛固定,嵌入在石蜡,切片,苏木精和伊红染色())。数字图像与一个奥林巴斯收购BX51使用奥林巴斯光学显微镜DP70相机。死去的脂肪细胞被识别量化冠状结构(cls)在脂肪组织的组织学部分。CLS的百分比在性腺的脂肪组织计算,用于比较实验人群。脂肪细胞的体积计算使用的横截面积从周边轮廓使用图像J软件(美国Sun Microsystems,圣克拉拉,CA)。
2.5。等离子体分析
雌二醇EIA工具包(开曼化学公司)是用来确定空腹血浆雌二醇浓度的雌性老鼠(过夜)。
2.6。实时定量聚合酶链反应
总mRNA使用RNeasy从脂肪中提取脂质组织工具列DNase消化(试剂盒)。纯度和浓度测定Nanodrop 1000分光光度计(热科学)。RNA被用来合成互补脱氧核糖核酸的逆转录酶聚合酶链反应工具包(应用生物系统公司)和稀释。mRNA的表达决心使用SYBR绿色中存在一个应用生物系统公司StepOne加上rt - pcr系统。褶皱的区别使用2对基因表达进行了计算−ΔΔCT使用RPS-3内生控制基因。
2.7。统计分析
治疗差异分析单向方差分析(方差分析)和设置在主要影响意义。重要的主要影响是紧随其后的是图基的多重比较检验。值是平均值±标准错误报道。
3所示。结果
3.1。肥胖是延迟发作在雌性老鼠接受高脂肪饮食
男性和女性的C57BL / 6 J小鼠低脂食物的饮食或HFD接收。HFD诱导更快速的身体在雄性老鼠体重增加实现的目标体重45 g在21周,而雌性老鼠需要额外的17周的HFD达到同样的体重(表1)。这个实验设计并将研究确保鼠体重与肥胖和胰岛素抵抗[建立6),体重不会混杂变量。然而,由于女性HFD老鼠的年龄的推迟身体体重增加并成为一个下落不明的变量。有趣的是,尽管相似的身体重量,肥胖的女性大于男性HFD HFD老鼠集团和性腺的皮下脂肪组织质量显著增加(表1)。空腹血糖浓度升高的肥胖雄性老鼠而不是雌性老鼠。肥胖也没有改变雌性小鼠血浆雌二醇浓度(表1)。
3.2。肥胖的雌性老鼠改善葡萄糖耐量相比Weight-Matched肥胖雄性老鼠
当HFD-fed雄性和雌性老鼠的平均体重达到45 g,腹腔内的葡萄糖耐量试验进行,实验组的同龄chow-fed同行。血糖曲线下面积的计算显示更好的葡萄糖耐量女性HFD组相比男性HFD老鼠(图1)。这种改善尤其值得注意,因为在体重这两组之间没有差别,HFD女性有更大的总脂肪量(表1)。此外,尽管年龄差距,葡萄糖耐量相似男性和女性chow间chow老鼠(图1)。
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3.3。免疫细胞浸润和氧化应激标志物是减少肥胖的雌性老鼠的脂肪组织
为了更好地理解观察到葡萄糖耐量差异,我们特征标记的性腺的脂肪组织炎症和氧化应激。在最近的研究中,性腺的脂肪组织质量大与男性相比,女性HFD老鼠HFD组(表1)。符合质量的增加脂肪组织,相对mRNA的表达在性腺的脂肪组织瘦素在男性HFD升高,女性HFD组没有区别性别观察(图2)。有趣的是,性腺的脂肪组织脂联素mRNA的表达降低男性HFD老鼠但在女性HFD老鼠(图保持不变2)。脂联素的表达往往是与小脂肪细胞的大小。因此,性腺的脂肪细胞大小量化,令人惊讶的是女性HFD老鼠更大的平均脂肪细胞大小与男性相比HFD老鼠(图3)。这个明显的脱节脂肪细胞大小和脂联素表达可能有助于解释改善葡萄糖耐量。
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增加脂肪细胞大小也与免疫细胞的存在增加脂肪组织(6,19]。冠状结构(cls)集群的促炎的免疫细胞定位死脂肪细胞内脂肪组织(20.]。符合之前的报道(6,21),从男性性腺的脂肪组织HFD组含有较高数量的CLS(图3)。有趣的是,CLS的存在女性的性腺的脂肪组织HFD老鼠相比减少了超过50%的男性HFD组(图3)。支持这个观察到的减少,巨噬细胞标记的mRNA表达F480和CD11c也减少了与男性相比,女性HFD HFD老鼠(图4)。然而,在没有区别的相对表达炎性细胞因子il - 6和TNF -α或趋化因子MCP-1(图4)。肥胖引起的减少相对mRNA的表达以挪士男性HFD性腺的脂肪组织,而女性HFD组没有变化(图4)。p40phox,此外,氧化应激标志物HO-1和prdx1增加男性HFD性腺的脂肪组织,并增加减毒性腺的脂肪组织中女性HFD老鼠(图4)。重要的是,当chow性腺的脂肪组织从男性和女性的食物的老鼠相比,在雌性小鼠脂肪细胞尺寸较小,但没有任何差异的其他变量测量(数字2,3,4)。总的来说,脂肪细胞大小和脂肪组织群众要大于weight-matched女性HFD老鼠相比男性HFD老鼠。然而,女性HFD小鼠免疫细胞浸润减少和氧化应激,这可能是由于,在某种程度上,增加脂联素表达。
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皮下脂肪组织被报道和性腺的新陈代谢不同脂肪组织(22),因此这个组织的基因表达谱也被调查。皮下脂肪组织的mRNA表达CD11c和F480增加男性HFD老鼠比女性HFD组(图5)。肥胖还导致增加MCP-1表达在这个组织;然而,增加更大的男性HFD动物相比女性HFD老鼠。炎性细胞因子il - 6和TNF的表达α增加HFD男性和女性HFD老鼠(图5)。类似结果报告性腺的脂肪组织,mRNA表达皮下脂肪组织的氧化应激标志物升高在男性HFD老鼠比女性HFD组(图5)。与性腺的脂肪组织,我们没有观察到任何差异在皮下脂肪组织脂联素的表达(数据没有显示)。没有明显的皮下mRNA表达差异的基因研究观察男性和女性chow间周组(图5)。
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(b)
4所示。讨论
大量研究证明了雌激素的好处在预防肥胖和慢性疾病风险管理(13- - - - - -17,23),我们的研究是小说,weight-matched肥胖雄性和雌性老鼠评估来确定内源性雌激素提供健康福利处于肥胖状态,独立于体重的差异。从循环观察雌二醇水平,这些雌性老鼠没有进入卵巢衰老。绝经后的老鼠已经被证明显示一个更严重的肥胖表现型相对于自行车、年龄组(24),雌二醇提供进一步支持保护HFD-induced肥胖在葡萄糖代谢与交替。符合之前的报道(13- - - - - -15),我们观察到,雄性老鼠更容易HFD-induced肥胖女性HFD组相比。因此,我们认识到,年龄是一个潜在的混杂变量并不是占在当前研究设计作为女性花了17周不再HFD组织达到目标体重45 g。这个目标体重被选中,因为它已被证明是建立肥胖,脂肪组织炎症和胰岛素抵抗在雄性老鼠6]。
不管年龄的差异,女性肥胖小鼠改善葡萄糖间隙在葡萄糖耐量试验相比weight-matched肥胖的男性。这个改善葡萄糖代谢支持的观察,肥胖引起空腹血糖浓度的增加男性而不是女性相比chow-fed同窝出生的。这些数据表明,慢性接触HFD可以诱导雌性老鼠的肥胖表型;然而,在这些动物胰岛素抵抗的形成严重不如观察weight-matched肥胖雄性老鼠。此外,高龄与胰岛素抵抗的发展(25]建议的改善葡萄糖耐量可能是更大的,如果年龄之间并不存在显著差异,两组。这种年龄上的差异可能会解释为什么葡萄糖耐量男性周润发和女性之间的相似chow-groups而另一些报道葡萄糖耐量测试差异chow-fed雄性和雌性老鼠(26]。
鉴于脂肪组织代谢功能障碍之间的关联度和葡萄糖代谢;我们检查了四个实验组,每组的脂肪组织,试图更好地理解观察改善葡萄糖耐量在肥胖女性。实验设计杜绝体重HFD男性和女性之间的差异HFD组;然而,女性的身体脂肪含量HFD老鼠大是因为增加性腺的质量和皮下脂肪组织。这种大规模的增加与增加性腺的脂肪组织和脂肪细胞的大小是与我们的观察chow-fed动物和其他人学习精益动物的报告26]。增加腹腔脂肪和脂肪细胞大小与胰岛素抵抗相关的雄性老鼠由于增加渗透和激活炎性免疫细胞的脂肪组织(6,7,19,27,28]。这里我们看到一个明显的断开,雌性小鼠脂肪组织增加质量和更大的脂肪细胞但葡萄糖耐量改善。免疫细胞浸润和激活评估时,我们观察到降低免疫细胞的外观和CLS的形成在女性HFD性腺的脂肪组织。这与减少mRNA的表达CD11c F480虽然促炎细胞因子的表达并没有不同的男性和女性HFD间HFD组,表明这些细胞因子以外的一个因素可能是负责改善葡萄糖耐量。
然后测量发病的mRNA表达瘦素和脂联素在性腺的脂肪组织。与先前的研究一致(29日),肥胖引起瘦素表达的增加在HFD-fed组。有趣的是,肥胖引起的减少男性HFD组中脂联素的表达,但表达变化与肥胖女性HFD组。这些数据并不令人感到意外,因为作为女性通常比男性更高的脂联素水平(30.,31日),虽然这似乎发生独立的雌二醇水平,脂联素与胰岛素敏感性和改善建议我们观察改善女性的潜在机制。然而,进一步的研究调查循环浓度的脂联素需要更充分地探索这种可能性。内皮功能障碍和氧化应激是额外的压力,可以影响葡萄糖代谢和脂肪组织进行评估。减少mRNA的表达以挪士HO-1海拔,p40phox, prdx1男性HFD老鼠的脂肪组织的象征组织内的氧化应激(32- - - - - -35]。改变这些基因的形象并不那么严重的女性HFD脂肪组织暴露可能减少氧化应激和另一个潜在的机制,雌激素可能提供了一个有益的效果。名义差异存在男性和女性chow间周脂肪组织,因此不太可能,任何我们的观察的肥胖人群被基线差异的影响。
总体而言,我们的研究表明,如果提供足够的时间,长期接触hypercaloric饮食诱导肥胖表现型的雌性老鼠的特点是多余的腹部肥胖,脂肪细胞增大比weight-matched肥胖雄性老鼠。然而,尽管是一位年长的动物,雌性老鼠维护部分防止肥胖的不利影响,改善葡萄糖耐量测试。此外,氧化应激和免疫细胞浸润减少肥胖的雌性老鼠的脂肪组织,和这些变化与脂联素表达增加有关。结合这些因素很可能负责观察改善葡萄糖耐量。虽然肥胖没有改变循环水平的雌激素我们认识到可能不是唯一的因素影响改进的表型观察女性HFD组。然而,我们的数据是一致的研究更仔细地操作循环的雌激素水平。未来的研究在weight-matched肥胖女性需要扩展和验证这些初步结果。