文摘
心脏自主神经病变(可以)是糖尿病的早期心血管并发症发生之前,代谢紊乱是显而易见的。能的原因仍然是难以捉摸的,不能直接与高血糖。最近的临床数据报告心血管效应的一些抗糖尿病的药物独立的降糖作用。在这里,我们使用一只老鼠模型接收有限的每日卡路里来自脂肪的增加(HC饮食)来评估是否温和代谢挑战导致高血糖可以在没有干扰的影响,葡萄糖耐受不良,或肥胖。老鼠接受HC饮食12周显示减少压力感受器敏感性和心率变异性尽管缺乏基线血流动力学和心血管结构参数的变化。损伤心脏自主控制是伴随着血管周围脂肪炎症观察炎性细胞因子表达增加,心肌氧化应激增加,和信号错乱糖尿病心肌病的特征。两周用二甲双胍和吡格列酮治疗纠正自主错乱和纠正的分子变化。老鼠切换到正常的食物而不是等热量的大量HC两周可以逆转。因此,我们得出这样的结论:脂肪炎症由于脂肪摄入量的增加可能是可以和发展的基础,因此,二甲双胍和吡格列酮的有利影响。
1。介绍
糖尿病是一种代谢紊乱,表现为高血糖引起的减少了胰岛素的分泌或动作或两1]。两种主要形式的糖尿病存在,1型和2型。1型糖尿病是一种自身免疫性疾病,其特征是胰腺的破坏β肽与伴随胰岛素缺乏和阻力。包括2型糖尿病胰岛素抵抗与不足,占全球90 - 95%的患者诊断(1]。根据2014年世界卫生组织(WHO)的全球报告糖尿病,糖尿病的发病率正在上升。全世界大约有4.22亿人患有糖尿病,据估计,大约有150万死于糖尿病引起2012年(2]。患病率的增加被认为是由人类行为的变化,生活方式和环境(3]。快速改变饮食结构向高饱和脂肪、高糖、精制、低纤维的食物导致糖尿病和心血管疾病的增加(3]。
被认为是心血管并发症的主要和糖尿病发病率和死亡率的主要原因,在八的糖尿病患者死于心血管疾病(4]。前驱糖尿病的患者被认为是在一个中间代谢状态不满足糖尿病的诊断标准,研究发现,他们仍然在心血管疾病的风险增加5,6]。事实上,相当比例的新诊断糖尿病患者建立了微血管并发症在最初的演讲7]表明病理在糖尿病早期发展阶段构成的一个重要窗口潜在的糖尿病干预措施减轻有害的后遗症。
最近的研究发现早期的变化在糖尿病患者心血管自主控制其他外围和自主神经病变明显的迹象8,9]。心脏自主神经病变(可以)代表糖尿病患者死亡的主要原因,它与猝死的高危和心律失常10]。糖尿病的患病率可达34%的2型糖尿病患者(11]。尽管它对心血管产生负面影响的结果记录在2型糖尿病患者12),它仍然是最不理解,认可,研究糖尿病并发症(10]。虽然总神经损伤由于代谢紊乱可能在糖尿病患者(占10),同样不能考虑前驱糖尿病的患者(13]。除了高血糖代谢综合征的特点,涉及的发展可以在这个病人队列包括肥胖、甘油三酯错乱,胰岛素抵抗[14]。
类似于其他心血管并发症的糖尿病,强劲的临床数据表明,严格的血糖控制可以减缓病情发展和自主发展的障碍15]。很长一段时间,没有数据可用来描述一个优惠积极成果的血糖控制使用一个特定的治疗方法。然而,最近的临床证据从心血管试验结果16,17]表明,治疗与给定分子可能为糖尿病患者提供预防心血管事件即使小心努力保持糖化血红蛋白%严密控制。特定的意义,有利心血管的影响抗高血糖药药物除了它们对血糖控制的影响被吡格列酮(前驱糖尿病的患者中观察到18和二甲双胍19)提高这些药物是否会干扰问题早期心血管病理损害前糖尿病的发展。
在这种背景下,从我们实验室之前的研究20.)表明,结构和功能血管和血流动力学发生改变前高血糖大鼠模型的发展hypercaloric摄入量。观察到的血管功能障碍是逆转二甲双胍和吡格列酮治疗后血清葡萄糖水平没有变化或高级糖化终端产品。值得注意的是,多个证据涉及增加热量摄入高脂肪饮食的形式增加前中央神经炎症的发展糖尿病的迹象(21,22]。有趣的是,不仅是二甲双胍和吡格列酮直接报道,glycemic-independent抗炎作用[23,24),而且临床证据显示他们在代谢综合征患者具有神经保护作用[25),并有效的减少可以在糖尿病患者26]。因此,在本研究中,我们使用hypercaloric摄入量的老鼠模型来检查是否可以发展为轻度代谢的结果挑战没有高血糖和外围的标记的胰岛素抵抗和心血管介入。我们测试是否决定因素是整体热量摄取和增加比例的饱和脂肪的饮食,如果用二甲双胍和吡格列酮治疗可能反向观察到的障碍。
2。方法
2.1。伦理批准
根据实验动物实验都做协议机构批准的动物保健和使用委员会按照指南的实验室动物保健和使用实验动物研究所国家科学院,美国。
2.2。实验设计
男性Sprague-Dawley老鼠(5 - 6周的年龄;150 g)随机分为六组(每组8大鼠):(1)与正常饮食喂养的大鼠(控制、3千卡/ g),(2)轻度hypercaloric饮食喂养的大鼠(HC, 4.035千卡/ g)为12周,(3)轻度hypercaloric喂养的大鼠饮食和100毫克/公斤二甲双胍治疗10周(遇到),(4)轻度hypercaloric喂养的大鼠饮食和2.5毫克/公斤吡格列酮治疗10周(Pio),(5)轻度hypercaloric饮食喂养的大鼠10周,然后切换到正常食物剩下的2周(NC),(6)轻度hypercaloric饮食喂养的大鼠随意为10周,然后转向喂养与相同的饮食与卡路里摄入量控制在正常大鼠粮(HC-L)。正常饮食(ENVIGO)获得Teklad啮齿动物的饮食(麦迪逊,WI)。这个饮食提供3千卡/ g分布如下:32%来自蛋白质,14%来自脂肪(饱和脂肪重量的0.9%),和54%的碳水化合物。HC饮食准备在房子的食品级果糖(20%重量,Santiveri食品,西班牙)和氢化植物油(Mazola®, 15%体重,BFSA)。主要的电解质和维生素补充与浓度在ENVIGO饮食和美国营养学会推荐的(27]。按重量的最终成分HC饮食(热量)18.06%的脂肪(饱和脂肪重量的38.68%,5%),15.8%的蛋白质(15.66%),46.13%的碳水化合物(45.73%)。除了老鼠在6组,所有老鼠都免费的食物和水满12周的时间。老鼠在一个温度和湿度的房间,在一个12小时光/暗周期。每周体重测量随着anus-to-nose长度(退火)和计算卡路里摄入量每日根据食品消费的数量。在10周,治疗方案是不同群体的日常口腔填喂法。对照组收到水填喂法在药物治疗组收到刚做好的水悬浮液的抗糖尿病的代理。
2.3。无创血压测量和超声心动图
大鼠血压测量无创的尾巴袖口使用CODA高通量监测(肯特科学、托灵顿校区,CT) [28]。测量了周0、4、10和12。任何不规则的或不可接受的错误记录的记录指出系统排除在外。获得的参数是收缩压(SBP)、舒张压(菲律宾)、平均动脉血压(MAP)、心率(HR)。超声心动图表现在胸骨旁的长轴M-mode和b型监测心脏功能和可视化心脏形态学使用SonixTouch Q +超声波(BK超声波,皮博迪,MA) [29日]。测量数据进行周0、4、10和12。参数计算左心室舒张直径(LVDd),左心室后壁直径(LVPWd)、左心室质量质量(LV),舒张期容积(类别),射血分数(EF)。
2.4。随机血糖测量和口服葡萄糖耐量(油气痕迹)测试
随机血糖测试执行周0,4、8和12。尾静脉外侧是刺痛,一个足够数量的血液。测量是使用Accu-Chek性能glucometer(罗氏诊断、巴塞尔、瑞士)。在12周的最后一天,老鼠禁食过夜。老鼠挑战使用2 g /公斤,20%葡萄糖溶液由口腔填喂法(30.]。他们轻轻地克制,血糖测量(0)15、30、60、120分钟后葡萄糖负荷。从尾静脉血液收集戳破,葡萄糖测定使用Accu-Chek执行glucometer。
2.5。入侵记录在麻醉大鼠血流动力学
在治疗期结束后,老鼠对动脉压和心率检测记录(如前所述31日]。短暂,麻醉后使用100毫克/公斤苯巴比妥(AUB-MC药店),执行气管造口术和右颈动脉被孤立,插管,连接到一个米勒传感器测量平均动脉压(MAP)、心率(HR)。数据采集是由LabChart Pro 8(广告工具有限公司,但尼丁,新西兰)。后来,左颈静脉被隔离,插管,并为静脉药物管理局连接到一个分流器。录音被允许稳定30分钟,和基线入侵SBP,类似地图,人力资源记录。
压力感受器的敏感性(BRS)评估使用血管活性的方法(32]。增加剂量的苯肾上腺素(PE、0.25、0.5、0.75、1和2μg)和硝普酸钠(SNP, 1, 2, 4, 8μg)管理,地图和人力资源的变化都被记录下来。斜率之间的线性回归适合ΔHRΔMAP不同PE和SNP剂量被用作衡量br。心率变异性(HRV)分析使用可用的软件模块(如前所述33]。心脏自主神经活动评估使用两个时域和频域两个措施。变量估计5分钟平均通过稳定的记录模式的一个领域。beat-to-beat间隔的标准差(SDNN)和连续的均方根beat-to-beat差异的rr间隔时间(rMSSD)评估措施的总体自主平衡和输入到心脏副交感神经,分别为(34- - - - - -36]。频域分析的rr数据系列的使用快速傅里叶变换算法。光谱被集成到2特定的频段,低频率(低频,0.25 - -0.75赫兹)和高频(HF, 0.75 3 Hz),分别对应于交感神经和迷走神经的流出(36),功率谱密度是决定这两个乐队。
2.6。组织病理学和免疫组织化学
结束时入侵血流动力学录音,老鼠被斩首。大脑解剖,放在冰,脑干是孤立的。胸腔被暴露,心包的解剖和主动脉血管周围脂肪组织,和心脏通红,孤立。脂肪组织是flash在液态氮冷冻和储存在−80°C。脑干是减少一半;甲醛,而另一侧固定是储存在−80°C。心室水平切成3部分(顶点、上腹部和基地)。甲醛的胴体被进一步进行组织学分析。其他部分是flash在液态氮冷冻和储存在−80°C。组织病理学和免疫组织化学,心室中部和固定脑干是嵌入在石蜡,分段横,放在干净的幻灯片。 Staining was performed simultaneously for accurate comparison. For demonstration of nucleus and cytoplasmic inclusions, hematoxylin and eosin stains were used, for the detection of cardiac fibrosis, Masson trichrome staining was performed, while for estimation of reactive oxygen species activity, dihydroethidium staining was performed on cryosectioned heart midsection and brainstem as described previously [37]。检测转化生长因子-β(TGF -β),部分与主抗体(兔子anti-TGF孵化βAbcam, 1: 100年,英国剑桥)和检测使用Novolink聚合物检测设备(徕卡生物系统,布法罗格罗夫,IL)根据制造商的协议。
2.7。西方墨点法
蛋白质的提取和西方墨点法进行根据我们之前开发和优化方法33,38- - - - - -40]。简单地说,心脏和大脑组织样本保存在−80°C下了液氮。10毫克心脏组织和40毫克脑干组织被转移到1毫升和300年μl分别含有1%的蛋白质提取缓冲钠dodecylsulfate (SDS), 0.9%的氯化钠,80毫米三盐酸盐(pH值6.8),和100毫米二硫苏糖醇。组织大量用于蛋白质提取优化根据最终的蛋白质浓度在初步实验。样本在95°C加热10分钟,允许冷却和转移到摇瓶,一夜之间在4°C蛋白分离。整除的平等的蛋白质含量提取物被用作sds - page和涂抹如前所述[38]。转让和固定后,硝化纤维膜被封锁5%脱脂牛奶(Bio-Rad、大力神、钙、美国)Tris-buffered盐水含0.1%渐变20在室温下了两个小时。在这个阶段,在适当的分子量膜被削减,以便探索多种蛋白质在相同的运行。膜是孵化主要抗体的稀释1%的脱脂牛奶0.1% TBST兔多克隆anti-AMPK (1: 1000α,兔多克隆P-AMPKαP-Erk1/2,细胞信号技术,丹弗斯,马,兔多克隆anti-Erk1/2, Thermoscientific,沃尔瑟姆,马,兔多克隆anti-interleukin和1:500 (il - 1β)、Abcam英国剑桥)一夜之间在4°C。洗后用0.05% TBST(4×5分钟),膜被孵化1:10000 biotin-conjugated山羊anti-rabbit Ig 1 h在室温下洗和孵化与1:100000年马萝卜peroxidase-conjugated链霉亲和素在室温下30分钟。墨迹的脑干样本开发使用传统的两步西方墨点法使用1:5000年马萝卜peroxidase-conjugated山羊anti-rabbit二级抗体TBST一小时在室温下0.1%。洗后与TBST 0.05%和2×4×5分钟5分钟TBS,细胞膜受到西方发射极耦合逻辑清晰衬底(BioRad大力神,CA) 5分钟后图像检测使用ChemiDoc成像系统(BioRad大力神,CA)。带光密度测量使用ImageJ软件,和一个任意的密度比单位获得感兴趣的蛋白带,带的密度代表总蛋白p-AMPK和p-Erk1/2剥离和reprobing之后,而il - 1β乐队被规范化的肌动蛋白如前所述[33,38]纠正在加载和样品浓度。
2.8。测定il - 1β和肿瘤坏死因子(TNF -α)在血管周围脂肪组织表达定量聚合酶链反应(Q-PCR)
Q-PCR进行了如前所述[41]。简而言之,总RNA从脂肪组织中提取使用RNeasy迷你包DNase治疗(试剂盒、希尔登,德国)和合成第一链cDNA使用Sensiscript RT工具包(试剂盒、希尔登,德国)与低聚糖d (T)底漆。引物对检测鼠il - 1β和β肌动蛋白设计和购买从σ(圣路易斯,密苏里州)。引物序列(53)以下:il - 1β正向GCCTCAAGGGGAAGAATCTATACC,反向GGGAACTGTGCAGACTCAAACT;肿瘤坏死因子-α正向ACCACGCTCTTCTGTCTACTG,反向CTTGGTGGTTTGCTACGAC;β肌动蛋白向前GTCAGGTCATCACTATCGGCAAT,扭转AGAGGTCTTTACGGATGTCAACGT。底漆集使用效率> 90% > 5%不不同的退火温度和产生一个峰值,没有额外的扩增子或引物二聚体形成的证据在融化曲线分析。Q-PCR执行SYBR绿色反应和热从95°C 5分钟开始,紧随其后的是40 95°C的周期15秒,60°C 1分钟,1分钟72°C。阈值确定周期使用Bio-Rad iCycler(大力神,CA)和供应商提供的软件和转录丰度计算了2−ΔΔCt方法使用β肌动蛋白作为标准化的参考。
2.9。化学物质
所有化学品都来自σ(圣路易斯,密苏里州),除非另有指示。医药级的盐酸二甲双胍、吡格列酮和苯肾上腺素是从地区药品制造商获得作为礼物(发逻制药公司默克公司和Hikma药品)。
2.10。统计分析
数据表示为±SEM。对比组使用单向方差分析后跟Dunnett事后测试,以及双向方差分析Sidak紧随其后的多个比较测试比较不同时间点或剂量组间使用Graphpad棱镜软件。值< 0.05被认为是具有统计学意义。
3所示。结果
3.1。热量摄入、体重变化和血糖水平
每天,HC-fed组显示~ 14千卡的能量摄入增加老鼠相比正常的食物( 大多数日子里,人物1(一))。能量摄入逐渐增加两组维持三个星期接受治疗。在实验周期的其余部分,HC组消耗~ 100千卡/ 24小时,而数控组摄入继续在~ 86千卡/ 24小时。
(一)
(b)
(c)
(d)
初始随机化后,从所有组大鼠体重差不多的g (172.7±4.94)。大鼠不同组织继续增加体重同样在整个实验(图1 (b))。体重指数的计算方法是利用退火和显示不同组之间无显著差异(数据没有显示)。每个小组在过去的两周内体重改变在治疗期间确定。只老鼠接受吡格列酮治疗显示相比显著增加体重控制和HC老鼠(数据未显示)。
至于血糖水平,HC喂养没有引起任何随机血糖水平的变化通过第一(图10周的治疗1 (c))。二甲双胍和吡格列酮治疗产生随机血糖无显著变化在12周。12年底前一周,在油气痕迹被发现在没有显著差异(图四个治疗组1 (d))。
3.2。无创血压测量
慢性喂养HC没有诱导检测血压的变化在整个实验的持续时间。图2显示SBP(2)、菲律宾(2 b),和地图(2 c)来衡量尾巴袖口技术在不同的时间点。此外,没有观察到显著差异在人力资源使用CODA监视器记录(2 d)。,老鼠接受二甲双胍吡格列酮或显示,这些参数无显著差异在过去的两个星期。
(一)
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3.3。超声心动图
超声心动图参数计算左心室舒张直径(LVDd),左心室后壁直径(LVPWd),舒张期容积(类别),左心室质量质量(LV)、射血分数(EF)。这些参数反映了形态(LVDd LVPWd, LV质量)和功能(产品类别和EF)心脏属性。图3描述这些参数归一化到体重的变化。在超声心动图参数没有显著差异注意到在不同的治疗组。然而,这些参数显示在所有组明显快速减少早期治疗阶段。这是由于参数的标准化对大鼠体重、参数测量的速度增加的速度远低于体重的增加。
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3.4。侵入性血压测量
在12周的治疗期的结论,老鼠从不同群体对入侵血流动力学检测记录。30分钟的稳定,稳定5分钟后记录被用来计算入侵SBP,菲律宾,地图,和人力资源。类似于无创测量,未发现显著差异在所有治疗组的基线参数(数据没有显示)。
3.5。压力感受器的敏感性(BRS)
平衡期后,一系列PE和SNP疫苗接种和由此产生的变化映射(ΔMAP)和人力资源(ΔHR)被记录。图4描述代表轮廓的地图和人力资源的变化以应对体育(4 a)和SNP (4 b)。夸张血管加压的回应指出体育HC组(图5(一个))。的趋势减少血管加压的反应是增加明显的老鼠用二甲双胍和吡格列酮治疗显著为0.75μg PE。未发现显著差异在ΔHR应对不同PE在不同剂量治疗组(图5 (b))。br的线性回归确定ΔMAP与ΔHR曲线(图5 (c))。HC钝化BRS见减少BRS线斜率明显低于对照组。br的复苏是重要的在二甲双胍和pioglitazone-treated老鼠。图5 (d)代表了回归线斜率的统计比较。无论是ΔMAP还是ΔHR回应SNP显示不同群体之间的显著差异(数据没有显示)。,没有br在应对SNP(图的差异5 (e)),可以推断,缺乏统计学意义上斜坡(图的比较5 (f))。
(一)
(b)
(一)
(b)
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(d)
(e)
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3.6。心率变异性(HRV)分析
平衡期后,稳定的动脉压15分钟记录分析时域和频域参数的测定。图6(一)代表SDNN而图6 (b)代表rMSSD。两个时域参数显著降低HC的老鼠。与二甲双胍和吡格列酮治疗组显示显著复苏两个参数。HC组有一个废除了功率谱密度与对照组相比,低频和高频(数字6 (c)和6 (d))。二甲双胍和吡格列酮治疗恢复两大国为不同于对照组。
(一)
(b)
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3.7。微观、氧化应激和信号蛋白表达/磷酸化心室组织的变化
图7(一)代表显微图显示心室中部沾)和三色的,应用TGF -β除了cryosections暴露于她染色。符合缺乏超声心动图参数代表心脏结构和功能的变化,他走时,三色的染色显示正常肌细胞排列和分布没有明显的胶原沉积增加部分HC-fed老鼠相比,控制老鼠。然而,在协议与以前的数据从我们的实验室20.),TGF -β染色是增加HC-fed老鼠和减少与二甲双胍或吡格列酮治疗。此外,染色显示增加了活性氧在组织部分HC-fed老鼠,这是减少二甲双胍和吡格列酮治疗。
(一)
(b)
另一方面,多个证据表明活化蛋白激酶(AMPK)磷酸化是减少在早期糖尿病心肌病(42),而细胞外signal-regulated激酶(Erk1/2) / TGF -β信号通路被激活。AMPK和Erk1/2磷酸化水平被西方墨点法确定心室组织。检查心室蛋白质提取显示减少和增加的磷酸化AMPK和Erk1/2,分别组织从HC老鼠(图7 (b))。这些变化在蛋白质磷酸化与二甲双胍和吡格列酮治疗后逆转。
3.8。氧化应激和信号蛋白表达的变化/磷酸化在脑干
HC喂养和药物治疗的效果在脑干中枢神经网站控制心脏自主神经功能检查。氧化应激水平被她染色评估脑干的cryosections获得在不同治疗组大鼠。控制老鼠相比,HC喂养增加活性氧在脑干中可以看到她染色强度增加(图8(一个))。氧化应激水平略有减少的趋势在脑干部分来自老鼠接受二甲双胍和吡格列酮;然而,她染色仍然显著高于控制在这些部分。值得注意的是,没有观察到在TGF -变化β在脑干部分染色HC-fed老鼠相比,控制(图8(一个)),也有AMPK和Erk1/2磷酸化水平变化检测到免疫印迹(图8 (b))。
(一)
(b)
3.9。药物治疗的效果在脂肪,心,脑干炎症标记物
几行证据涉及il - 1β在高脂肪食源性炎症的发病机制与表达在人类脂肪组织增加肥胖和胰岛素抵抗[43]。,增加肿瘤坏死因子-αmRNA水平观察脂肪组织从人类早期代谢功能障碍(44和来自饮食喂养的大鼠45]。因此,我们调查了HC喂养对il - 1的影响β和肿瘤坏死因子-α血管周的mRNA水平和心包的脂肪,与il - 1β表达在心脏和脑干。如图9,与前面的研究结果,HC喂养增加il - 1β和肿瘤坏死因子-α表达水平在脂肪组织和心室提取物。值得注意的是,类似于TGF -β表达和AMPK和Erk1/2磷酸化,没有il - 1的变化β表达式是脑干组织中观察到。后续治疗与二甲双胍或吡格列酮与il - 1的减少β转录和蛋白质含量在脂肪组织和心室提取,分别支持可能减少脂肪炎症治疗组。
(一)
(b)
3.10。饮食的影响心脏自主控制开关上观察到的变化
以前的文献涉及脂肪炎症和下丘脑炎性信号是高脂喂养的后果(46,47),而不是增加卡路里摄入量本身。为了评估是否观察到的赤字增加引起心脏自主控制热量摄取和增加饮食中饱和脂肪比例,切换到正常的食物(NC)的影响或喂养和HC的数量等热量的饮食(HC-L)在过去两周对br和HRV检查。增加对体育的血管加压的效果只持续HC-L组而减少类似于获得的效果与二甲双胍和吡格列酮治疗的NC组(图10 ())。人力资源(图没有明显变化10 (b)),因此,br仍减毒HC-L但在NC组(数据恢复10 (c)和10 (d))。没有观察到的差异反应SNP(数据没有显示)。在时域并行,赤字(数字10 (e)和10 (f))和频域(数字10 (g)和10 (h)HRV)参数的保存和恢复HC-L和NC组,分别。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
4所示。讨论
在目前的研究中,我们评估是否心脏结构和功能恶化开始早期代谢变化和检查过程中扭转这些有害效应的可能性。据我们所知,这是第一个报告可以发生在一个新陈代谢的挑战的背景下没有检测到肥胖的迹象,高血糖、胰岛素抵抗。,我们目前的结果突出的潜在参与脂肪炎症和可能的纠正作用二甲双胍和吡格列酮的血液与降糖效果。为了证明这个协会,hypercaloric摄入的老鼠被用作模型,温和代谢的挑战。这个模型收到38%的能量摄入脂肪,这是略高于美国糖尿病协会每日总脂肪摄入量推荐(20 - 35%的能量以脂肪)48),但高脂肪饮食成分范围内(20 - 60%的能量以脂肪)在验证中使用的文学和肥胖的老鼠模型,胰岛素抵抗和糖尿病(49]。虽然增加了膳食脂肪高卡路里摄入的来源,包含果糖膳食成分被选来模拟典型的西方饮食富含精制糖和饱和脂肪之前是与心血管疾病在老鼠和人类(50]。果糖在准备食物,尤其丰富玉米糖浆添加剂、和碳酸饮料51,52]。此外,最近的一次全面研究[30.]表明,与此形成鲜明对比的是高脂肪,高脂肪和高果糖以长期(8个月)导致2型糖尿病的发展一种更健壮的表现型。先前的研究报告,仅含有高脂肪饮食和那些高脂肪的组合/高果糖有类似的不利影响在大鼠心血管功能(30.,53- - - - - -55]。在我们先前的研究[20.),这个减肥法的发展与稳定空腹高血糖治疗16周后,从而提供了一个更广泛的窗口检查潜在的分子,结构和功能变化发生早期代谢过程中挑战没有高血糖的干扰或肥胖。
无显著差异被指出在控制和HC组在基线BP和人力资源,随机血糖水平,油气痕迹。前12周的治疗和侵入性检查和牺牲,超声心动图显示无论是结构还是功能心脏的变化。在评估心脏自主控制,多个功能差异变得明显指示产生不利影响的高热量摄入和二甲双胍的潜在的纠正效果,吡格列酮,和饮食干预措施包括减少饱和脂肪的摄入。这种有害的效应被不良分子变化的观察进一步证实心肌的水平(增加氧化应激和TGF -β表达、减少AMPK磷酸化和增加Erk1/2磷酸化),脂肪组织(增加炎症细胞因子表达),和脑干(氧化应激增加)。
值得注意的是,与对照组相比,HC组有一个夸张的血管加压的PE和br和HRV被削弱。增加对PE符合前面的发现来自我们的实验室和其他团体展示对收缩受体激动剂的敏感性增加的船准备从老鼠接受高脂肪饮食20.,56,57]。br改变只为了应对PE-driven地图的变化暗示HC-fed老鼠减少迷走神经的控制,但维持交感神经调节的完整性。,减少SDNN所指的减少整体心脏自主控制,这证实了相应的高频功率(副交感神经)和低频功率(同情)。这些结果与之前的协议发现糖尿病,前驱糖尿病的,代谢综合征患者显示中断HRV参数(58- - - - - -61年]。值得注意的是,尽管缺乏明显的功能或微小心肌赤字,变化在TGF -β和il - 1β表情,氧化应激,AMPK和Erk1/2磷酸化意味着早期分子侮辱,可能导致心脏结构参与。事实上,减少AMPK磷酸化在2型糖尿病大鼠的心和思想为心脏代谢重构和左心室功能障碍(42]。此外,TGF -的激活β/ Erk1/2通路被报道为增加纤维化中观察到糖尿病心肌病的上下文(42,62年]。因此,我们的治疗模式代表了早期心脏分子恶化的背景下,代谢挑战前糖尿病的发展。
从中央自主控制的角度来看,最近的研究表明,高脂喂养与氧化应激增加脑组织与贫穷的认知功能(63年]。在我们的模型中,我们检查了脑干的变化作为自主心血管和血管舒缩性中心的网站。可以通过HC喂养诱导氧化应激增加。事实上,一个重要的证据联系在脑干ROS增加生产的自主神经失调在神经源性高血压等心血管疾病(64年]。另一方面,在TGF -未发现变化β染色,AMPK Erk1/2磷酸化水平,或在il - 1β表达水平。这是符合一个潜在可逆的早期侮辱可能发展成更永久性的神经元细胞凋亡和损伤(63年]。
因此,我们继续评估几种可能的方法来扭转可以在我们的模型中。抗糖尿病的药物除了血糖降低的心血管作用是与潜在重点要解决他们的抗炎作用65年]。二甲双胍和吡格列酮选择基于以前的研究显示他们的护心的结果。糖尿病预防计划,二甲双胍前驱糖尿病的患者显著降低心肌梗死事件和这种效果持续10年随访19,66年]。此外,虹膜试验发现胰岛素抵抗患者接受吡格列酮降低中风或心肌梗塞的风险(67年]。最近的研究表明,二甲双胍具有直接抗炎作用独立于改善代谢参数(高血糖和胰岛素抵抗)(23]。通过激活AMPK-dependent和AMPK-independent通路,二甲双胍抑制多种炎症细胞因子被认为是负责潜在糖尿病mellitus-independent心血管(68年)和神经保护抗炎活动(69年]。同样,吡格列酮产生抗炎效应通过绑定PPAR受体导致降低炎性细胞因子的生产占其心血管和神经保护作用[70年]。HC饮食中饱和脂肪的存在允许脂肪炎症通路与观察到的有害影响。研究表明炎症改变脂肪组织为了应对高脂肪喂养(45,47,71年]。事实上,在目前的研究中,摘要意思的表达增加β和肿瘤坏死因子-α在脂肪组织HC-fed老鼠与先前的研究一致的43- - - - - -45]。值得注意的是,吡格列酮(72年和二甲双胍73年)据报道减少脂肪炎症。为此,二甲双胍和吡格列酮治疗的效果在HC-fed老鼠在这项研究检查。这两种药物被用于剂量相当于用于人类的低端的意图产生最小影响血糖水平(24,74年]。缺乏会影响血糖水平证实了定期随机血糖测量和油气痕迹的治疗时期。
正如所料,没有侵入性的意义差异BP参数和超声心动图在二甲双胍或pioglitazone-treated老鼠。然而,减少的趋势对PE血管加压的反应明显增加大鼠与二甲双胍和吡格列酮治疗。这是在协议与体外实验发现孤立的船准备工作(20.]。代理允许恢复br值类似控制老鼠。此外,时域和频域参数恢复大鼠接受二甲双胍和吡格列酮治疗。因此,观察到可以恢复发生独立的血糖水平的变化。值得注意的是,在这项研究中观察到的矫正效果反映糖尿病患者类似的效果。研究调查的影响二甲双胍在2型糖尿病患者可以显示改善sympathovagal平衡和HRV参数(26,75年]。类似的结果也报告吡格列酮(26,76年]。然而,经济复苏中观察到目前的研究延伸到心肌分子错乱。二甲双胍和吡格列酮治疗逆转改变AMPK和Erk1/2磷酸化,连同TGF -β表达式。il - 1,观察到的增加β和肿瘤坏死因子-α脂肪通过治疗,表达减弱意味着对脂肪炎症产生积极的影响。公认的抗炎效应扩展到减少心肌il - 1升高β表达水平在HC-fed老鼠。
进一步的证据来支持潜在的脂肪炎症,可以与不同评估高卡路里摄入量的影响的性质和热量来源是来自另外两个治疗组的检查。在第一组中,数控的引入降低了血管加压的BRS PE和恢复。而降低热量摄入,同时保持大量饱和脂肪含量的食物引起相同的PE HC-fed老鼠和增加血管加压的反应没有恢复br。时域和频域参数只恢复了切换到正常的食物(NC)和不降低卡路里摄入(HC-L)。与这些结果一致,先前的一项研究发现,膳食脂肪过剩,但不是过多的热量,增加下丘脑炎性信号由低脂肪饮食(减毒46]。一个潜在的可以建立链接,可以考虑脂肪激素对中枢神经元活动的影响。发病中,脂联素和nesfatin发现产生代谢和心血管监管职能在下丘脑室旁核(77年]。因此,它是合理的假设adipokine概要文件的变更引起的脂肪炎症会影响中枢神经功能。在这方面,二甲双胍和吡格列酮的神经保护机制通过正常化adipokine概要文件变得似是而非的。据报道,而二甲双胍穿透血脑屏障(78年),这种能力仍然是吡格列酮(非常值得怀疑79年]。因此,鉴于缺乏分子变化符合信号错乱和/或炎症(除了增加氧化应激)脑干与周边组织相比,adipokine正常化变得越有可能机制。然而,这在未来的研究还有待证实。
本研究的潜在限制膳食蛋白质摄入量的减少是由于位移与脂肪含量增加。克来克,本研究中使用的HC的饮食提供了35%的蛋白质比正常的食物。虽然主要电解质取代,膳食蛋白质的位移精制组分增加挑战的减少微量元素的摄入,包括磷(80年,81年]。膳食磷尤其与本研究的结果给出最近的报告识别这两个角色在调节体重(82年,能量代谢83年),餐后脂血(84年),和葡萄糖耐量85年对脂肪组织),暗示了潜在的影响。是否在这项研究中观察到的结果的一个直接后果增加膳食脂肪或微量营养素缺乏一种间接反应引发的精致饮食还有待于今后的研究。
总之,目前的研究涉及开发的可以在早期心肌和有害的信号变化的后果轻微代谢挑战尽管严重心脏结构/功能正常,无糖尿病或糖耐量受损的迹象。这些早期的变化很可能是由于脂肪炎症和应对干预措施针对这一过程。我们的研究结果强调改变生活方式的重要性减少饱和脂肪的饮食内容和提供新的见解关于二甲双胍和吡格列酮的抗炎作用的影响。未来的研究需要阐明一些挥之不去的问题。HC喂养的潜在影响和/或微量营养素缺乏的adipokine概要需要系统地解决。是否变更的相对丰度不同的发病与矛盾的神经功能和关系到的早期发展能否还有待确定。问题仍然在于药物二甲双胍和吡格列酮,和潜在的他汀类药物,将发挥规范影响中断adipokine概要文件。另一方面,没有直接测试二甲双胍和吡格列酮的血脑屏障穿透,不能排除直接神经的影响。最后,性别差异在心脏自主反应HC喂养需要一起检查潜在的有害影响后代。
信息披露
本研究初步结果以海报形式呈现在美国心脏协会联合科学会议会议2017年9月在旧金山。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
Rana Ghali Ola Al-Assi,阿里Mroueh贡献同样这项工作。
确认
本研究支持通过资助艾哈迈德·f·El-Yazbi MPP授予320148年从贝鲁特美国大学医学院。