文摘
我们旨在确定的影响6周之久的运动对小鼠的炎症标记物与此同时喂食高脂肪(高频)或正常的食物(NC)饮食在年轻的老鼠。C57BL / 6小鼠随机分为(/组)数控/定居(NC / SED),数控/运动(NC /交货),高频/ SED和高频/ EX组。跑步机锻炼5 d /执行工作在12米/分钟,40分钟/级d为12%。肝脏甘油三酯和基因表达的F4/80 MCP-1, TNF -α、瘦素和VEGF在白色内脏脂肪测定。数控组体重降低后6周内与高频组(与g) ()。F4/80基因表达(巨噬细胞浸润的指标)和肝脏甘油三酯是最大的在HF / SED组,其余组之间没有差异。VEGF(血管生成的指标)是最大的高频/前与其他3组()。接触高频饮食的久坐不动的年轻老鼠增加内脏脂肪仓库和肝脏甘油三酯与数控饮食。运动训练在高频饮食防止肝脂肪变性和可能在白色脂肪组织巨噬细胞浸润。这表明,适度的运动在一个高频的饮食可以提供一定程度的保护在肥胖的发展。
1。介绍
最近的报告突出了白色脂肪组织(窟)的主要贡献者之一一般慢性低度炎症在肥胖和相关并发症(如2型糖尿病、代谢综合征)(1]。随着窟的扩张,它被假定microhypoxia导致脂肪细胞压力和,最终,通过aponecrosis[死亡2]。脂肪细胞死亡和外渗的脂肪在细胞外空间提供强有力的信号在窟招募巨噬细胞和炎症(2]。几个重要的细胞因子参与这些过程,包括单核细胞化学引诱物蛋白1 (MCP-1)、肿瘤坏死因子-α(肿瘤坏死因子-α)、白细胞介素- 6 (il - 6)和血管内皮生长因子(VEGF)。趋化因子,包括MCP-1,部分是负责招募巨噬细胞炎症的面积,这进一步导致当地窟炎症通过释放自己的宿主细胞因子(3]。VEGF窟增长已被证明是必要的为了提供microvascularization窟扩大为了防止microhypoxia和引起炎症(窟4]。
直到最近研究了生活方式修改的影响在减少窟炎症(5]。后我们已经证明,建立肥胖(6周之久的高脂肪饮食(高频),组老鼠放在12-wk跑步机适度的运动项目或低脂肪饮食(低频),或组合干预是防止炎症标记物增加3-5-fold窟与高频饮食久坐不动的老鼠(6]。这是进一步支持在一个单独的[的老鼠7]。此外,组老鼠在更短的时间内接受了同样的治疗期(6周之久的跑步机训练和/或低频/高频),没有差异中发现这些相同的标记(6]。综上所述,这些研究结果表明,长期干预(即。,12与6 wks) is necessary to protect against the inflammatory damage induced by long-term HF diet. This has been further substantiated by Kawanishi et al. [816周内),小鼠运动在一个高频的饮食经验减少巨噬细胞和炎症标记物没有显著改善体重和脂肪组织堆积。是否锻炼在最初的高频的消费饮食预防或减毒高频的有害的炎症影响饮食不能从这些研究决定。与肥胖的年轻人上升(9),重要的是要理解如果运动起着重要的作用在防止或减少在这脆弱的年龄与肥胖相关的并发症。
因此,本研究的目的是确定的影响伴随的高频(脂肪45%)喂养和运动训练6周内脂肪组织炎症在年轻的老鼠相比,年轻的老鼠食物(脂肪17%)饮食。利用4-arm模型(例如,HF-sedentary (HF-SED) HF-exercised (HF-EX),正常chow-sedentary (NC-SED) NC-exercised (NC-EX)),我们推测,食源性体重增加会观察到在两个高频饮食组与一个较小的程度上发现HF-EX组。此外,我们推测,炎症标记物会调节与高频,然而运动训练会减弱这些标记窟。
2。方法
2.1。设计
老鼠被随机分成4组。这些团体包括(1)HF-SED HF-EX (2), (3) NC-SED, (4) NC-EX。组接受同时改变饮食习惯和运动训练6周内,后小鼠安乐死组织收集和分析。
2.2。动物和饮食
C57BL / 6雄性老鼠从杰克逊实验室(巴尔港,我)到达4周之久的年龄和是单独住()。两周之久的驯化后,20的老鼠被随机分配到一个高频饮食6周之久,剩下的老鼠继续他们食物的饮食。高频饮食脂肪从研究购买了45%的饮食(新泽西州新不伦瑞克),提供的食物饮食哈伦(17%的脂肪)。还提供了一些食物和水随意。身体重量和食品消失每周监控整个研究。动物被保存在一个反向光暗周期,灯在2100 h和0900 h。动物协议是伊利诺伊大学香槟分校的机构批准的动物保健和使用委员会,和动物健康和护理指南是严格执行的。
2.3。跑步机训练
老鼠跑步机训练在黑暗周期为40分钟/ d 12米/分钟,品位为12%、5 d / 6周内工作。发生在电动跑步机训练(Jog-a-Dog;渥太华湖,h MI)在0900年和1030年之间,在时间逐渐增加在第一周的训练,所以,所有选手都是经过训练的强度由6-7th会话。这个训练强度已经证明等同于-70% ~ 65%最大有氧能力的10]。负强化并没有利用这些老鼠的培训。所有的跑步者在这项研究中遵守培训。所有的久坐不动的动物暴露在相同的跑步机噪声和处理的跑步者在试图控制压力与跑步机曝光。跑步机训练受雇在轮运行为了准确地提供一个特定的体积在中等强度的锻炼。
2.4。牺牲
动物安乐死48 h后最后练习会话在禁食状态使用有限公司(12 h快)2吸入。
2.5。肝甘油三酯
牺牲后,肝脏提取、称重、干冰冷冻,储存在−80°C到分析。肝组织(50 - 200毫克)均质7 - 10分钟4毫升的异丙醇polytron破坏者,和由此产生的匀浆在4500转离心10分钟。上层清液(5μL)被用来测定甘油三酯(丹)内容(L型)(Wako诊断;里士满,弗吉尼亚州)。
2.6。实时定量聚合酶链反应
附睾的脂肪垫后被立即收获euthanization,重,整除,干冰冷冻,储存在−80°C到分析。RNeasy迷你包(试剂盒;瓦伦西亚,CA)被用于测定总RNA。RNA是量化和纯度评估使用NanoDrop分光光度计(热科学;威明顿、德)。AffinityScript (Stratagene,安捷伦科技;帕洛阿尔托,CA)逆转录是用于创建cDNA mRNA根据制造商的指示。最后,一个Mx3000P实时PCR机是用于执行PCR使用才华横溢的II SYBR绿色主混合包(Stratagen,安捷伦科技;帕洛阿尔托,CA)。热协议包括(1)变性10分钟在95°C, (2) 40 95°C的周期30年代,和(3)退火60°C 1分钟和30年代的72°C。 The housekeeping gene was glyceraldehydes-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH). The ΔΔCT method was used to represent the data relative to GAPDH expression as fold change from NC-SED. All duplicate(临界阈值)值在0.5个单位,也没有组织的差异观察运行中GAPDH PCR (值范围0.60 - -0.96之间的不同的引物)。引物设计在线通过集成DNA技术(http://www.idtdna.com/),并验证了国家生物技术信息中心(NCBI)“爆炸”功能(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)。引物被从欧陆坊购买MWG操纵子(AL亨茨维尔)。具体细节可以获得有关引物。
2.7。葡萄糖
全血之前从老鼠立即获得使用retro-orbital眼睛流血牺牲的技术。血液离心15分钟在2500 rpm在4°C等离子整除和储存在−80°C。血浆葡萄糖后来决定YSI 2300葡萄糖分析器(黄色的泉公司,黄色的泉水,哦)采用葡萄糖氧化酶法。
2.8。统计数据
单向方差分析(方差分析)和重复的措施被用来测试为期6个月的体重变化在整个研究期间中组间(周×组)。双向方差分析(饮食×运动)被用来测试基线体重的差异,最终体重,体重的变化,脂肪垫体重、肝重、肝脏丹,葡萄糖浓度,食物摄入量,窟信使rna的基因表达数据。后一个重要的发现,LSD事后测试用于确定具体的区别在哪里。附睾的脂肪垫的重量/体重比作为协变量决定的影响附睾的肥胖的运动效果。使用SPSS分析v。17 (SPSS;芝加哥,IL)。数据意味着±SE。α是一个值≤0.05。
3所示。结果
3.1。体重、脂肪垫重量和热量的摄入
图1描述了身体重量6-wk研究期间的老鼠。没有观察到体重的差异4随机群体之间的基线。体重的差异很明显在第1周开始,持续到6周之久,高频饮食集团在这方面拥有更大的身体重量比NC组()。令人惊讶的是,在体重前和SED之间没有差异,高频或数控组观察到在任何时间点。附睾的脂肪垫重量表示绝对克或相对于体重在两个数控组最低,HF-EX集团有值最高,其次是HF-SED ()(表1)。最后,估计总热量摄取6-wk期间只有两者之间不同的饮食组(),没有锻炼的效果。
3.2。肝脏重量、肝脏甘油三酯、空腹血浆葡萄糖
没有观察到肝脏重量组差异(表1)。肝脏甘油三酯在HF-SED大集团相比,所有其他组(),其余3组之间没有差异的观察(图2)。血糖不是不同团体在6周内(表1)。
3.3。基因表达在窟
没有观察瘦素组之间的区别,MCP-1, TNF -α信使rna基因表达数据(数据3(一个)- - - - - -3 (c))。然而,F4/80信使rna基因表达在HF-SED最大集团(),在剩下的3组(图没有差异3 (d))。最后,基因表达VEGF mRNA在HF-EX最大集团(),再与其他3组间没有差异(图3 (e))。没有组织的差异控制基因(GAPDH)观察。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
4所示。讨论
本研究的主要发现,运动没有减弱体重的食物或高频饮食组,但似乎“正常化”相比,高频饮食组肝脏甘油三酯含量的食物组。此外,运动训练并没有改变几个强有力的炎症标记物(即。,TNF-alpha, MCP-1, and leptin) but did appear to have an effect within the HF diet group for F4/80 (lowered) and VEGF (increased) expression. These data suggest that in the face of a fatty “insult,” before the onset of established obesity, moderate exercise training exerts beneficial effects at two locations known to be potent contributors to chronic inflammation—the liver and WAT.
毫不奇怪,高频的老鼠比NC-fed老鼠的饮食会导致体重增加。这个体重差异明显的早一个星期到高频的饮食喂养。运动训练协议并未减弱高频食源性体重增加,也没有减少体重增加NC-fed老鼠。运动训练没有减弱的事实表明,两组体重增加强度的确是温和和coaligns人类的数据表明,中等强度锻炼可能不是一个有效的减肥策略(11]。我们的协议是与主动轮运行协议,通常导致更高的运动持续时间(例如,3 - 8公里/晚上)和已知诱导显著热量赤字导致减肥(12]。此外,老鼠随意在这项研究中,和培训没有增加每个饮食中的热量摄入。这验证的中等强度水平运动干预,如运动协议足够艰苦的生产减肥通常导致自愿增加能量摄入(12,13]。
尽管使用适度的运动训练协议并未导致体重增加,减少足够的规范化高频食源性肝脂肪变性。这一发现支持了其他工作,表明锻炼是一种有效的手段来减少肝脂肪变性(6,14]。这些目前的研究结果表明,运动训练,即使没有减肥,防止高频食源性肝脂肪变性,代谢功能障碍的特点,在一个年轻的肥胖小鼠模型。虽然锻炼没有减少体重增加、区域改变体内脂肪沉积,练习外,显示在小鼠附睾的脂肪减少高频的饮食。肥胖与代谢综合征密切相关,包括肝脂肪变性,未来的研究将需要解决运动对肝脏的保护作用是否甘油三酯积累是通过减少内脏脂肪介导的本身或减少脂肪组织炎症。支持,Johnson et al。15]表明有氧运动减少肝和内脏脂肪肥胖成年人没有减少体重。此外,神田et al。16建议一个MCP-1-dependent脂肪组织巨噬细胞浸润,肝脂肪变性之间的联系。
虽然我们没有观察到任何组织瘦素的差异,MCP-1, TNF -α,所有这些都被认为是炎症在肥胖的重要标记,我们观察到高架F4/80 mRNA在窟只有HF-SED组相比HF-EX和chow-fed组。这表明,巨噬细胞浸润(F4/80信使rna所显示的那样)先于upregulation炎症标记物的窟在肥胖的发展。更重要的是,适度的运动训练规范化F4/80信使rna,与NC组。也有可能巨噬细胞不产生TNF -α,导致我们缺乏在这方面的发现。然而,我们的数据支持,据Strissel et al。17,18]。在时间进程的研究,他们说6星期后代谢障碍是明显的高频饮食(60%的脂肪),激活巨噬细胞标记也出席6和8周内(F4/80和CD11c) (17),而干扰素-γ(IFN -γ)和白介素(IL) -12 p40高频没有显著改变的饮食喂养4个或8个星期后(17TNF -也没有α或MCP-1 4或8周内(18]。我们的数据支持的缺乏后附睾的脂肪组织内炎症反应大约6星期的接触一个高频的饮食,而巨噬细胞浸润增加F4/80建议。
Kawanishi et al。8)也报道不减肥或脂肪组织损失5 d /周,跑步机训练协议(60分钟/ d)后16周的干预,然而TNF -α训练和F4/80基因表达获救的高频饮食小鼠高频饮食(60%)以及减少CD11c (M1巨噬细胞标记)。虽然我们也报告F4/80 HF-EX组的衰减,随着VEGF增加,重要的是要注意,我们的研究是第一个报道这些发现在一群年轻的老鼠暴露在相对较短的时间内的高频饮食而接受伴随的运动训练。这表明这个时期高脂肪的接触是一个重要的调查期限,和努力在这个领域可以帮助改善健康结果。我们最重要的发现是,适度的运动训练发展的早期肥胖“规范化”巨噬细胞浸润在白色脂肪组织基因表达,即使没有减肥。这可能是特别重要的青少年肥胖的关系。锻炼的“消炎”效应的机制需要进一步调查。
最近的研究表明,缺氧,造成头肥厚的脂肪细胞与肥胖的进展,使役动词相关的炎性环境发展在肥胖的脂肪组织19- - - - - -22]。此外,减少血管扩张与肥胖脂肪组织被认为是一个可能引起的缺氧。有趣的是,最近的研究表明,运动训练增加内皮细胞密度和脂肪组织中VEGF基因表达食物的饮食喂养的大鼠(23]。我们报告在这里运动训练也增加VEGF基因表达在高频美联储年轻的老鼠。一种可能性是,运动训练促进脂肪组织代偿反应,这样毛细血管密度增加脂肪组织大规模的扩张。这将防止脂肪细胞hypertrophy-associated减少氧化,导致缺氧和炎症。氧化脂肪组织的评估是超出了当前研究的范围,但假设运动训练促进脂肪组织的血管生成反应,防止缺氧和炎症的恶化需要进一步调查。
虽然这项研究的结果暗示一个减肥锻炼独立的抗炎效应发生在肥胖的发展,本研究有局限性,需要考虑数据评估。没有评估胰岛素抵抗在这项研究中,这是一个重要的代谢健康的晴雨表,是影响甚至年轻个体在肥胖的发展(24]。因此,未来的研究应该评估运动训练对胰岛素敏感性的影响在年轻小鼠高频饮食。其他研究已经检查运动对胰岛素敏感性的影响在一个高频饮食在啮齿动物模型25- - - - - -27),这些研究通常使用老款或没有特别声明的年龄小鼠或大鼠;因此,利用年轻的模型是必要的。第二,相对基因表达水平并不总是对应于蛋白表达;因此,未来的研究应该测量炎症标志物的蛋白质含量和量化免疫细胞为了更充分评估炎症与运动训练的窟。同样,为了更精确地评估窟的血管生成潜力,未来的研究计划将测量毛细血管密度窟运动训练后,除了更好的表征巨噬细胞浸润。
总之,在没有炎症的腹部窟仓库,作为评估基因表达水平的炎症标记物,适度的运动训练相伴与高频喂养保护年轻小鼠肝脏甘油三酯积累过剩。此外,运动与基因表达降低F4/80(表明巨噬细胞浸润)和增加血管生成标记的表达VEGF在窟。这些变化观察没有锻炼体重的差异,表明运动的影响独立于身体减肥。机制可能与附睾脂肪垫质量,减少轻微exercise-mediated HF-EX组中观察到。
利益冲突
作者报告没有利益冲突。
确认
他们要感谢Nirav安先生和维吉尼亚州的年轻女士的技术援助。