ameliorează

  • abstract
  • introducere
  • Rezultatul
  • Efectul taurinei asupra metabolismului glucozei la șobolanii OLETF cu diabet pe termen lung
  • Efectele taurinei asupra funcției celulelor beta și rezistenței la insulină
  • Efectele taurinei asupra țintelor țesute ale secreției și acțiunii insulinei
  • Efectele taurinei asupra profilului lipidic seric și asupra nivelurilor de adipokine
  • Efectul taurinei asupra complicațiilor vasculare diabetice
  • discuţie
  • metode
  • Animale și design experimental
  • Test de toleranță orală la glucoză
  • Test de toleranță la insulină
  • Analiza de laborator a probelor de sânge
  • histopatologie
  • analize statistice
  • Informatii suplimentare
  • Fișiere PDF
  • Informatii suplimentare
  • glosar

abstract

Diabetul de tip 2 (T2DM) este o boală metabolică caracterizată prin hiperglicemie cronică și dislipidemie, care sunt asociate cu o gamă largă de complicații, cum ar fi retinopatia, nefropatia, neuropatia și anomaliile cardiovasculare (Hoogwerf și colab., 2006). Deși mecanismele exacte care contribuie la complicațiile diabetice rămân neclare, s-a sugerat recent că un dezechilibru între metaboliții toxici (de exemplu, produse finale avansate de glicație, activarea protein kinazei C), stresul oxidativ și factorii endogeni de protecție (de exemplu insulină, vase vasculare). . factorul de creștere endotelial, factorii de creștere derivate din trombocite și adiponectina) pot juca un rol în complicațiile diabetice (Jeong și King, 2011).

În T2DM, hiperglicemia se datorează rezistenței la insulină a țesutului periferic și deficitului relativ de insulină (Shulman, 2000). Între timp, rezistența cronică la insulină crește nivelul de acizi grași neesterificați („liberi”) circulanți (NEFA), care sunt lipotoxici pentru celulele beta. Efectele deteriorante ale NEFA asupra secreției de insulină stimulată de glucoză (GSIS) și a sensibilității la insulină au fost demonstrate la pacienții diabetici, în special la persoanele obeze cu predispoziție la T2DM (Leung și colab., 2004). Rezistența la insulină indusă de lipide și disfuncția celulelor beta pot fi explicate prin mai multe mecanisme, inclusiv sinteza crescută a metaboliților lipidici (ceramide și diacilgliceride) (Itani și colab., 2002; Holland și colab., 2007), inflamație cronică (Hotamisligil, 2006) ., Reticul endoplasmatic de stres (ER) (Ozcan și colab., 2004) și stres oxidativ (Evans și colab., 2002). În plus, nivelurile crescute de acizi grași liberi, trigliceride (TG) și colesterol lipoproteic cu densitate mică (LDL-C) și niveluri scăzute de colesterol lipoproteic cu densitate ridicată (HDL-C) sunt aterogene la pacienții cu T2DM.

În acest studiu, am stabilit dacă taurina are efecte benefice asupra metabolismului glucozei, a lipidelor și a complicațiilor diabetice la șobolanii diabetici OLETF pe termen lung. O astfel de constatare ar sugera că suplimentarea cu taurină ar putea fi benefică pentru sănătatea pacienților diabetici tratați în prezent și ar putea chiar ajuta la prevenirea complicațiilor T2DM.

Rezultatul

Efectul taurinei asupra metabolismului glucozei la șobolanii OLETF cu diabet pe termen lung

Pentru a testa dacă taurina îmbunătățește metabolismul glucozei și reduce rezistența la insulină la șobolanii OLETF care au avut diabet mai mult de 30 de săptămâni, dieta șobolanilor OLETF a fost suplimentată cu taurină (2%) timp de 12 săptămâni, începând cu vârsta de 50 de săptămâni. În această perioadă, sângele a fost extras săptămânal din vena cozii și nivelurile de glucoză plasmatică au fost măsurate după un post peste noapte. Glucoza plasmatică a fost semnificativ redusă în grupul cu taurină (taurină) comparativ cu grupul care nu a fost suplimentat (martor), deși la un moment dat nu a existat nicio diferență între grupurile de taurină și martor (Figura 1A). În special la vârsta de 60 de săptămâni, nivelul glucozei a fost> 300 mg/dl în grupul de control și aproximativ 200 mg/dl în grupul de taurină. Într-un efort de a explica diferența dintre nivelurile de glucoză, am măsurat și aportul de alimente și greutatea corporală. Cu toate acestea, aportul de alimente nu a diferit semnificativ între cele două grupuri (Figura 1B). De asemenea, greutatea corporală nu a diferit semnificativ (datele nu sunt prezentate). Aceste descoperiri sugerează indirect că scăderea nivelului de glucoză din sânge în grupul cu taurină a fost rezultatul efectelor fiziologice ale taurinei singure, mai degrabă decât o reducere a greutății sau o reducere a aportului de alimente.

Efectul suplimentării taurinei asupra metabolismului glucozei la șobolanii OLETF cu diabet pe termen lung. O dietă suplimentată cu taurină (2%) a fost hrănită cu șobolani OLETF timp de 12 săptămâni, începând cu vârsta de 50 de săptămâni. (A) Nivelurile de glucoză din sânge în perioada suplimentară de 12 săptămâni. (B) Comparația aportului de alimente între taurină și grupurile de control. Datele sunt exprimate ca medie ± eroare standard a mediei (SEM). Diferențele dintre grupuri au fost comparate folosind testul U Mann-Whitney. Diferențele au fost considerate semnificative statistic pentru P * P ** P

Efectele suplimentării cu taurină asupra testelor orale de toleranță la glucoză (OGTT) și a hemoglobinei glicate (HbA1c) la șobolanii OLETF. (A) OGTT au fost efectuate la 0, 6 și 12 săptămâni după începerea dietei cu taurină. (B) Nivelurile de HbA1c. Datele sunt exprimate ca medie ± eroare standard a mediei (SEM). Diferențele dintre grupuri au fost comparate folosind testul U Mann-Whitney. Diferențele au fost considerate semnificative statistic pentru P * P

Efectele suplimentării cu taurină asupra rezistenței la insulină (HOMA-IR) și a funcției celulelor beta (HOMA-P) la șobolanii OLETF. (A) Nivelurile de glucoză și insulină la 0, 6 și 12 săptămâni după începerea dietei suplimentate cu taurină. (B) Comparația HOMA-IR și HOMA-P între taurină și grupurile de control. (C) Comparația testului de toleranță la insulină (ITT) între cele două grupuri. Diferențele dintre grupuri au fost comparate folosind testul U Mann-Whitney. Diferențele au fost considerate semnificative statistic pentru P * P

Efectele suplimentării cu taurină asupra țintelor de secreție de insulină și efectul asupra șobolanilor OLETF. (A) Țesutul pancreatic a fost colorat cu H&E (panoul superior) și anticorp anti-insulinic (panoul inferior) (mărire: colorare H&E, 40x; imunocolorare, 10x). (B) Țesuturile adipoase, hepatice și musculare au fost colorate cu H&E după 12 săptămâni de adeziune la o dietă de taurină (colorare H&E, mărire 100x).

Imagine la dimensiune completă

Rezistența la insulină în ficat, mușchi și țesuturi adipoase a fost, de asemenea, caracterizată în T2DM. Modificările morfologice brute ale țesuturilor adipoase, hepatice și musculare au fost evaluate histopatologic (Figura 4B). În aceste țesuturi, nu au fost observate diferențe specifice între țesuturile din taurină și grupul martor. Țesutul hepatic a prezentat o arhitectură normală cu o zonă portal ușor mărită și cu fibroză periportală și perisinusoidă comparativ cu grupul de control LETO. Schimbarea grăsimilor și vacuolarea nucleară nu au fost observate.

Efectele taurinei asupra profilului lipidic seric și asupra nivelurilor de adipokine

Pentru a investiga dacă o dietă suplimentată cu taurină ar îmbunătăți metabolismul lipidic la șobolanii diabetici, nivelurile serice de post, TG, TC, HDL-C și LDL-C au fost analizate în momentul sacrificării (după ce șobolanii au fost hrăniți cu o dietă taurină timp de 12 săptămâni ). Nivelurile serice de TG, TC, HDL-C și LDL-C au fost semnificativ reduse în grupul cu taurină în comparație cu grupul de control (Figura 5A). În plus, adipokinele precum adiponectina și leptina sunt factori importanți care influențează metabolismul glucozei și al lipidelor. Prin urmare, am examinat, de asemenea, dacă suplimentarea cu taurină ar afecta adiponectina serică sau leptina serică la șobolanii diabetici OLETF (Figura 5B). Suplimentarea cu taurină nu a afectat adiponectina serică; cu toate acestea, leptina serică a fost semnificativ redusă la șobolanii OLETF din grupul taurină, comparativ cu grupul martor.

Efectele suplimentării taurinei asupra nivelului seric de lipide și adipokine serice la șobolanii OLETF. (A) Niveluri de trigliceride (TG), colesterol, colesterol lipoproteic cu densitate mare (HDL-C) și colesterol lipoproteic cu densitate scăzută (LDL-C). (B) Nivelurile serice de adiponectină și leptină la șobolanii OLETF după 12 săptămâni de aderare la o dietă cu taurină. Diferențele dintre grupuri au fost comparate folosind testul U Mann-Whitney. Diferențele au fost considerate semnificative statistic pentru P * P ** P

Efectele suplimentării taurinei asupra diferitelor țesuturi care au fost afectate negativ de diabet. Țesuturile cardiace, aortice și renale au fost colorate pentru H&E, iar gradul de afectare a țesuturilor a fost comparat între șobolanii LETO și OLETF după 12 săptămâni de aderență la o dietă cu taurină (colorare H&E; mărire: 200x pentru rinichi, 100x pentru inimă și aortă) . ).

Imagine la dimensiune completă

discuţie

În acest studiu, 12 săptămâni de supliment de taurină au îmbunătățit semnificativ sensibilitatea la insulină și au scăzut nivelul seric al glucozei și al lipidelor serice la șobolanii diabetici OLETF, care aveau 50 de săptămâni la începutul suplimentării. Cu toate acestea, reducerea nivelului seric de glucoză și lipide indusă de taurină nu a atenuat complicațiile diabetice deja cauzate de hiperglicemie care au durat cel puțin 30 de săptămâni. Aceste rezultate sugerează că, deși suplimentarea cu taurină a reușit să atenueze hiperglicemia și dislipidemia, a fost prea târziu pentru a inversa nefropatia diabetică. În plus, 12 săptămâni de suplimentare cu taurină nu au fost suficient timp pentru a întârzia progresia complicațiilor. Cele mai multe studii privind efectele taurinei asupra diabetului au fost efectuate în modele animale de tip 1 induse de streptozotocină sau în stadii incipiente ale modelelor animale T2DM. Rezultatele acestui studiu sugerează că suplimentarea cu taurină poate fi un beneficiu important pentru sănătate pentru pacienții cu diabet zaharat.

Pentru a elucida în continuare mecanismele fiziologice prin care taurina își exercită efectele terapeutice asupra nivelului de glucoză și lipide, am investigat nivelurile serice de adiponectină și leptină la șobolanii diabetici, deoarece adipokinele sunt implicate în homeostazia energetică și reglarea metabolismului glucozei și lipidelor, imunității, funcției neuroendocrine, și funcția cardiovasculară. Funcțiile lor fiziologice au fost bine descrise într-un raport anterior (Gulcelik și colab., 2009). În special, se crede că adiponectina are efecte sensibilizante la insulină, antiinflamatoare și antiaterogene. Acțiunea adiponectinei în suprimarea gluconeogenezei și creșterea oxidării lipidelor este asociată cu activarea protein kinazei activate cu adenozină monofosfat (AMPK) și inhibarea acetil-CoA carboxilazei (ACC) în ficat și mușchi (Yamauchi și colab., 2002). Adiponectina crește arderea acizilor grași și consumul de energie (și reduce trigliceridele tisulare) din mușchi și ficat. Prin aceste mecanisme, adiponectina contribuie la îmbunătățirea transducției semnalului indusă de insulină și, astfel, la îmbunătățirea sensibilității la insulină (Yamauchi și colab., 2001).

Leptina este un hormon derivat din grăsimi implicat în metabolismul apetitului și energiei. De asemenea, s-a demonstrat că leptina este asociată cu rezistența la insulină și factori inflamatori. În T2DM, se spune că rezistența la insulină este asociată cu niveluri crescute de leptină, independent de greutatea corporală (Segal și colab., 1996). Nivelurile de adiponectină nu s-au modificat în acest studiu; cu toate acestea, nivelurile de leptină au fost semnificativ reduse în grupul cu taurină. Prin urmare, o scădere a nivelurilor serice de lipide și glucoză nu a fost asociată cu nicio modificare a nivelurilor de adiponectină. Ipotezăm că o reducere a leptinei poate contribui la o îmbunătățire a sensibilității la insulină în grupul cu taurină. În multe cazuri, leptina a fost redusă semnificativ după pierderea în greutate (Masquio și colab., 2012). Cu toate acestea, în acest studiu, greutatea corporală și greutatea grăsimii epididimale nu au diferit semnificativ între taurină și grupurile de control. Acest studiu este primul care evaluează efectul taurinei asupra nivelurilor de leptină și vor fi necesare studii suplimentare pentru a elucida posibilul efect al taurinei asupra semnalizării leptinei în țesutul adipos.

Pentru a explica mecanismele prin care nivelurile serice de lipide au fost reduse în grupul taurinic, am examinat expresia genică a AMPK, ACC, stearoil-CoA desaturază 1, hidroximetilglutaril CoA reductază și acid gras gras sintază, toate acestea fiind implicate în lipogeneză. în țesutul hepatic prin RT-PCR și Western blot (date neprezentate) (Kim și colab., 2009). Nu am observat modificări consistente și semnificative în expresia genelor induse de taurină. Nakaya și colab. au prezentat date similare (Nakaya și colab., 2000). După tratamentul cu taurină, acestea au prezentat niveluri mai scăzute de colesterol și trigliceride, dar nu au existat niveluri de LDL-C sau HDL-C. Ei au sugerat că taurina crește secreția de colesterol către acidul biliar. Murakami și colab. au arătat, de asemenea, colesterolul redus de taurină prin creșterea activității colesterolului 7-alfa monooxigenaza, o enzimă care limitează rata în sinteza acidului biliar și a stimulat producția de acid biliar (Murakami și colab., 1996). Prin urmare, taurina poate reduce mai degrabă catabolismul colesterolului decât sinteza colesterolului. Administrarea taurinei a prevenit ficatul gras datorită deteriorării celulelor dependente de Kupffer (Bruns și colab., 2011) și reducerea steatozei hepatice la șobolani (Chen și colab., 2009).

În acest studiu, taurina a îmbunătățit hiperglicemia și dislipidemia prin îmbunătățirea rezistenței la insulină și reducerea secreției de leptină la șobolanii OLETF cu diabet pe termen lung. Deși nefropatia diabetică și ateroscleroza nu au fost modificate prin suplimentarea taurinei la animalele diabetice pe termen lung, taurina poate conferi efecte benefice metabolic pacienților săi diabetici. Sunt necesare studii suplimentare pentru a determina dacă tratamentul cu taurină are aceleași efecte pozitive asupra diabetului la oameni, așa cum s-a demonstrat în acest model animal.

metode

Animale și design experimental

Test de toleranță orală la glucoză

Șobolanii au fost supuși unui test oral de toleranță la glucoză (OGTT) după un post peste noapte. Șobolanilor li s-a administrat o soluție de glucoză (2,0 g/kg, po). Pentru măsurători de glucoză și insulină, s-au prelevat probe de sânge din vena cozii la 0 minute (chiar înainte de administrarea orală a glucozei) și la 30, 60 și 120 de minute după umplerea glucozei.

Test de toleranță la insulină

Testul de toleranță la insulină a fost efectuat după un post peste noapte. După măsurarea glucozei de post cu un glucometru, insulina umană obișnuită (0,1 U/kg, Lilly) a fost injectată intraperitoneal. Glicemia a fost măsurată la 0, 3, 6, 9, 12, 15, 30 minute după injectarea ip de insulină normală. Constanta ratei pentru ITT (KITT) a fost calculată utilizând formula KITT (%/min) = 0,693/t 1/2 × 100, unde t 1/2 a fost calculată din panta concentrației de glucoză între 3 și 15 minute după insulină injecţie.

Analiza de laborator a probelor de sânge

Evaluarea modelului homeostaziei a fost utilizată pentru a estima funcția bazocelulară beta (HOMA-P) și rezistența la insulină (HOMA-IR). Următoarele ecuații au fost folosite pentru a calcula funcția celulei beta și rezistența la insulină: HOMA-β = 20 × insulină plasmatică de post (µU/ml)/[glucoză plasmatică de post (mmol/L) -3,5], HOMA-IR = [plasmă de post de post insulină (uU/ml) × glucoză plasmatică în repaus alimentar (mmol/L)]/22, 5.

histopatologie

De la fiecare șobolan s-au obținut țesut adipos, cardiac, hepatic, pancreas, muscular, aortic și renal. Țesuturile din fiecare grup de șobolani au fost examinate histologic. Țesuturile au fost fixate cu 10% formalină tamponată și secțiunile încorporate în parafină au fost colorate cu hematoxilină și eozină (H&E). Insulina, acidul periodat-Schiff, petenamina argintie și tricromul Masson au fost, de asemenea, completate pentru vizualizarea clară a celulelor beta pancreatice, a vaselor de sânge și a colagenului.

analize statistice

Datele experimentale sunt exprimate ca medie ± eroare standard a mediei (SEM). Diferențele dintre grupuri au fost comparate folosind testul Mann-Whitney. Prism v. Software-ul a fost utilizat pentru analize statistice și grafice. 4 (Graphpad Software, San Diego, CA). Diferențele au fost considerate semnificative statistic pentru P ACC

proteina kinază activată cu adenozin monofosfat

secreția de insulină stimulată de glucoză

colesterol lipoproteic de înaltă densitate

hematoxilină și eozină

colesterol cu ​​lipoproteină de densitate joasă

Long-Evans Tokushima Otsuka

Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty

diabet zaharat tip 2

Informații suplimentare sunt atașate la lucrarea de pe site-ul web al Medicinii Experimentale și Moleculare