- absztrakt
- bevezetés
- az eredmény
- A taurin hatása a glükóz anyagcserére hosszú távú cukorbetegségben szenvedő OLETF patkányokban
- A taurin hatása a béta sejtek működésére és az inzulinrezisztenciára
- A taurin hatása az inzulin szekréciójának és hatásának szöveti célpontjaira
- A taurin hatása a szérum lipidprofilra és az adipokin szintre
- A taurin hatása a diabéteszes érrendszeri szövődményekre
- vita
- mód
- Állatok és kísérleti tervezés
- Orális glükóz tolerancia teszt
- Inzulin tolerancia teszt
- A vérminták laboratóriumi elemzése
- hisztopatológia
- Statisztikai analízis
- További információ
- PDF fájlok
- További információ
- szójegyzék
absztrakt
A 2-es típusú cukorbetegség (T2DM) egy olyan anyagcsere-betegség, amelyet krónikus hiperglikémia és diszlipidémia jellemez, amelyek szövődmények széles skálájával társulnak, mint például retinopathia, nephropathia, neuropathia és kardiovaszkuláris rendellenességek (Hoogwerf et al., 2006). Bár a diabéteszes szövődményekhez hozzájáruló pontos mechanizmusok továbbra sem tisztázottak, a közelmúltban felvetették, hogy a mérgező metabolitok (pl. Fejlett glikációs végtermékek, protein-kináz C-aktiváció), az oxidatív stressz és a védő endogén tényezők (pl. Inzulin, érerek) közötti egyensúlyhiány fennáll. . endothelialis növekedési faktor, thrombocyta eredetű növekedési faktorok és adiponectin) szerepet játszhatnak a diabéteszes szövődményekben (Jeong és King, 2011).
A T2DM-ben a hiperglikémia a perifériás szövetek inzulinrezisztenciájának és a relatív inzulinhiánynak köszönhető (Shulman, 2000). Eközben a krónikus inzulinrezisztencia növeli a keringő nem észterezett ("szabad") zsírsavak (NEFA) szintjét, amelyek lipotoxikusak a béta sejtekre. A NEFA romló hatását a glükózstimulált inzulinszekrécióra (GSIS) és az inzulinérzékenységre cukorbetegeknél igazolták, különösen elhízott, T2DM-re hajlamos egyéneknél (Leung et al., 2004). A lipidek által kiváltott inzulinrezisztencia és a béta-sejtek diszfunkciója számos mechanizmussal magyarázható, ideértve a lipid-metabolitok (keramidok és diacilgliceridek) fokozott szintézisét (Itani és mtsai., 2002; Holland és mtsai., 2007), krónikus gyulladásokat (Hotamisligil, 2006). ., Stressz endoplazmatikus retikulum (ER) (Ozcan et al., 2004) és oxidatív stressz (Evans et al., 2002). Ezenkívül a szabad zsírsavak, a trigliceridek (TG) és az alacsony sűrűségű lipoprotein-koleszterin (LDL-C) magas szintje és a magas sűrűségű lipoprotein-koleszterin (HDL-C) csökkent szintje aterogén a T2DM-ben szenvedő betegeknél.
Ebben a tanulmányban meghatároztuk, hogy a taurin jótékony hatással van-e a glükóz metabolizmusára, a lipid anyagcserére és a diabéteszes szövődményekre hosszú távú OLETF diabéteszes patkányokban. Egy ilyen megállapítás azt sugallja, hogy a taurin-kiegészítés előnyös lehet a jelenleg kezelt cukorbetegek egészségére nézve, sőt segíthet a T2DM szövődmények megelőzésében.
az eredmény
A taurin hatása a glükóz anyagcserére hosszú távú cukorbetegségben szenvedő OLETF patkányokban
Annak tesztelésére, hogy a taurin javította-e a glükóz metabolizmusát és csökkentette-e az inzulinrezisztenciát olyan OLETF patkányokban, amelyeknél több mint 30 hétig cukorbetegség volt, az OLETF patkányok étrendjét taurinnal (2%) egészítették ki 12 hétig, 50 hetes kortól kezdve. Ebben az időszakban hetente vért gyűjtöttek a farokvénából, és egy éjszakai böjt után megmérték a plazma glükózszintjét. A plazma glükóz jelentősen csökkent a taurin (taurin) csoportban a nem kiegészített (kontroll) csoporthoz képest, bár bizonyos időpontokban nem volt különbség a taurin és a kontroll csoport között (1A. Ábra). Különösen 60 hetes korban a glükózszint> 300 mg/dl volt a kontroll csoportban és körülbelül 200 mg/dl a taurin csoportban. Annak érdekében, hogy megmagyarázzuk a glükózszint különbségét, megmértük az étel bevitelét és a testtömegét is. A táplálékbevitel azonban nem különbözött szignifikánsan a két csoport között (1B. Ábra). A testtömeg sem különbözött szignifikánsan (az adatokat nem közöljük). Ezek a megállapítások közvetett módon arra utalnak, hogy a taurin-csoportban a vércukorszint csökkenése inkább a taurin egyedüli fiziológiai hatásainak volt köszönhető, mintsem a súlycsökkenésnek vagy az élelmiszer-bevitel csökkenésének.
A taurin kiegészítés hatása a glükóz anyagcserére hosszú távú cukorbetegségben szenvedő OLETF patkányokban. A taurinral (2%) kiegészített étrendet 12 hétig etették OLETF patkányokkal, 50 hetes kortól kezdve. (A) Vércukorszint a 12 hetes kiegészítő időszakban. (B) A táplálékbevitel összehasonlítása a taurin és a kontroll csoportok között. Az adatokat átlagként ± az átlag standard hibájaként (SEM) fejezzük ki. A csoportok közötti különbségeket Mann-Whitney U teszttel hasonlítottuk össze. A különbségeket statisztikailag szignifikánsnak tekintettük P * P ** P esetében
A taurin-kiegészítés hatása az orális glükóz tolerancia (OGTT) és glikált hemoglobin (HbA1c) tesztekre OLETF patkányokban. (A) Az OGTT-ket 0, 6 és 12 héttel a taurin diéta kezdete után végeztük. (B) HbA1c szintek. Az adatokat átlagként ± az átlag standard hibájaként (SEM) fejezzük ki. A csoportok közötti különbségeket Mann-Whitney U teszttel hasonlítottuk össze. A különbségeket statisztikailag szignifikánsnak tekintettük P * P szempontjából
A taurin-kiegészítés hatása az inzulinrezisztenciára (HOMA-IR) és a béta-sejtek működésére (HOMA-P) OLETF patkányokban. (A) A glükóz- és inzulinszint 0, 6 és 12 héttel a taurin-kiegészített étrend megkezdése után. (B) A HOMA-IR és a HOMA-P összehasonlítása a taurin és a kontroll csoportok között. (C) Az inzulin tolerancia teszt (ITT) összehasonlítása a két csoport között. A csoportok közötti különbségeket Mann-Whitney U teszttel hasonlítottuk össze. A különbségeket statisztikailag szignifikánsnak tekintettük P * P esetében
A taurin kiegészítés hatása az inzulin szekréció célpontjaira és az OLETF patkányokra gyakorolt hatás. (A) A hasnyálmirigy szövetét H&E-vel (felső panel) és inzulinellenes antitesttel (alsó panel) festették (nagyítás: H&E festés, 40x; immunfestés, 10x). (B) A zsír-, máj- és izomszöveteket H&E-vel festették 12 hetes tapadás után egy taurin diétához (H&E festés, 100-szoros nagyítás).
Teljes méretű kép
A máj, az izom és a zsírszövet inzulinrezisztenciáját a T2DM-ben is jellemezték. A zsír-, máj- és izomszövetek morfológiai változásait hisztopatológiailag értékeltük (4B. Ábra). Ezekben a szövetekben nem tapasztaltak specifikus különbségeket a taurin és a kontrollcsoport szövetei között. A májszövet normális felépítést mutatott, kissé megnagyobbodott portálterülettel, valamint periportalis és perisinusoid fibrózissal a LETO kontrollcsoporthoz képest. A zsírváltozást és a nukleáris vakuolizációt nem figyelték meg.
A taurin hatása a szérum lipidprofilra és az adipokin szintre
Annak vizsgálata érdekében, hogy a taurin-kiegészített étrend javítja-e a cukorbeteg patkányokban a lipid anyagcserét, elemeztük az éhomi szérum TG, TC, HDL-C és LDL-C szinteket az áldozatkészség idején (miután a patkányokat 12 hétig taurin-diétával etették) ). A szérum TG, TC, HDL-C és LDL-C szintje szignifikánsan csökkent a taurin csoportban a kontroll csoporthoz képest (5A. Ábra). Ezenkívül az adipokinek, mint például az adiponektin és a leptin, fontos tényezők, amelyek befolyásolják a glükóz és a lipid anyagcserét. Ezért azt is megvizsgáltuk, hogy a taurin-kiegészítés befolyásolja-e a szérum adiponektint vagy a szérum leptint cukorbeteg OLETF patkányokban (5B. Ábra). A taurin-kiegészítés nem befolyásolta a szérum adiponektint; a szérum leptin azonban szignifikánsan csökkent a taurin csoportban az OLETF patkányokban a kontroll csoporthoz képest.
A taurin kiegészítés hatása a szérum lipid és szérum adipokin szintre OLETF patkányokban. (A) A trigliceridek (TG), a koleszterin, a nagy sűrűségű lipoprotein koleszterin (HDL-C) és az alacsony sűrűségű lipoprotein koleszterin (LDL-C) szintje. (B) Az adiponektin és a leptin szérumszintje OLETF patkányokban a taurin diéta betartása után 12 hétig. A csoportok közötti különbségeket Mann-Whitney U teszttel hasonlítottuk össze. A különbségeket statisztikailag szignifikánsnak tekintettük P * P ** P esetében
A taurin-kiegészítés hatása a cukorbetegség által hátrányosan érintett különféle szövetekre. A szív-, az aorta- és a veseszöveteket megfestették a H&E miatt, és a szövetkárosodás mértékét összehasonlítottuk a LETO és az OLETF patkányok között 12 hetes tapadás után egy taurin diétán (H&E festés; nagyítás: 200x vesénél, 100x szívnél és aortánál) . ).
Teljes méretű kép
vita
Ebben a vizsgálatban a 12 hetes taurin-kiegészítés jelentősen javította az inzulinérzékenységet és csökkentette a szérum glükóz- és szérum lipidszintjét diabéteszes OLETF patkányokban, amelyek a kiegészítés kezdetén 50 hetesek voltak. A taurin által kiváltott szérum glükóz- és lipidszint csökkenés azonban nem enyhítette a hiperglikémia által már okozott, legalább 30 hétig tartó diabéteszes szövődményeket. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy bár a taurin-kiegészítés képes volt enyhíteni a hiperglikémiát és a diszlipidémiát, késő volt visszafordítani a diabéteszes nephropathiát. Ezenkívül a 12 hetes taurin-kiegészítés nem volt elegendő idő a szövődmények progressziójának késleltetésére. A taurin cukorbetegségre gyakorolt hatásaival kapcsolatos legtöbb vizsgálatot streptozotocin által kiváltott 1-es típusú állatmodellekben vagy a T2DM állatmodellek korai szakaszában végezték. E tanulmány eredményei arra utalnak, hogy a taurin-kiegészítés fontos egészségügyi előny lehet a cukorbetegek számára.
Annak érdekében, hogy tovább tisztázzuk azokat a fiziológiai mechanizmusokat, amelyek révén a taurin terápiás hatását fejti ki a glükóz és a lipid szintre, a szérum adiponektin és leptin szintjét vizsgáltuk cukorbeteg patkányokban, mivel az adipokinek szerepet játszanak az energia homeosztázisában, valamint a glükóz és lipid anyagcsere szabályozásában, az immunitásban, a neuroendokrin funkcióban, valamint a szív- és érrendszeri működés. Fiziológiai funkcióikat egy korábbi jelentés jól leírta (Gulcelik et al., 2009). Különösen úgy gondolják, hogy az adiponektinnek inzulinérzékenyítő, gyulladáscsökkentő és antiaterogén hatása van. Az adiponektin hatása a glükoneogenezis elnyomásában és a lipidoxidáció fokozásában az adenozin-monofoszfát-aktivált protein-kináz (AMPK) aktiválódásával és az acetil-CoA karboxiláz (ACC) gátlásával társul a májban és az izomban (Yamauchi et al., 2002). Az adiponektin fokozza a zsírsavak égését és az energiafogyasztást (és csökkenti a szövet trigliceridtartalmát) az izmokban és a májban. Ezen mechanizmusok révén az adiponektin hozzájárul az inzulin által kiváltott jelátvitel javulásához, és ezáltal az inzulinérzékenység javulásához (Yamauchi et al., 2001).
A leptin egy zsírból származó hormon, amely részt vesz az étvágy és az energia metabolizmusában. Kimutatták, hogy a leptin összefügg az inzulinrezisztenciával és a gyulladásos faktorokkal is. A T2DM-ben az inzulinrezisztencia állítólag a megnövekedett leptinszinttel társul, függetlenül a testzsír súlyától (Segal et al., 1996). Az adiponektin szintje ebben a vizsgálatban nem változott; a taurin-csoportban azonban a leptinszint szignifikánsan csökkent. Ezért a szérum lipid- és glükózszint csökkenése nem volt összefüggésben az adiponektin szintjének változásával. Feltételezzük, hogy a leptin csökkenése hozzájárulhat az inzulinérzékenység javulásához a taurin csoportban. Sok esetben a leptin súlycsökkenés után jelentősen csökkent (Masquio et al., 2012). Ebben a vizsgálatban azonban a testtömeg és az epididymális zsírtömeg nem különbözött szignifikánsan a taurin és a kontrollcsoportok között. Ez a tanulmány az első, amely értékeli a taurin leptinszintre gyakorolt hatását, és további vizsgálatokra lesz szükség annak tisztázásához, hogy a taurin milyen hatással lehet a zsírszövetben a leptin jelátvitelre.
A taurin csoportban a szérum lipidszint csökkentésének mechanizmusainak megmagyarázására megvizsgáltuk az AMPK, az ACC, a sztearoil-CoA deszaturáz 1, a hidroxi-metil-glutaril-CoA reduktáz és a zsírsav-szintáz gén expresszióját, amelyek mindegyike részt vesz a lipogenezisben. a májszövetben RT-PCR és Western blot módszerrel (az adatokat nem mutatjuk be) (Kim és mtsai., 2009). Nem figyeltünk meg következetes és szignifikáns változásokat a taurin által kiváltott génexpresszióban. Nakaya és mtsai. hasonló adatokat mutatott (Nakaya et al., 2000). Taurin-kezelés után alacsonyabb koleszterin- és trigliceridszintet mutattak, de nem voltak LDL-C- vagy HDL-C-szintek. Azt javasolták, hogy a taurin növeli az epesavvá történő koleszterin szekréciót. Murakami és mtsai. a taurin-csökkentett koleszterinszintet is kimutatták azáltal, hogy fokozták a koleszterin-7-alfa-monooxigenáz aktivitását, amely az epesav szintézisében sebességkorlátozó enzim, és serkentette az epesavtermelést (Murakami et al., 1996). Ezért a taurin csökkentheti a koleszterin katabolizmust, nem pedig a koleszterin szintézisét. A taurin beadása megakadályozta a zsírmájat a Kupffer-függő sejtek károsodása miatt (Bruns et al., 2011) és csökkentette a máj steatosisát patkányokban (Chen et al., 2009).
Ebben a vizsgálatban a taurin javította a hiperglikémiát és a diszlipidémiát az inzulinrezisztencia javításával és a leptin szekréciójának csökkentésével hosszú távú cukorbetegségben szenvedő OLETF patkányokban. Habár a diabéteszes nephropathiát és az érelmeszesedést a taurin pótlása hosszú távon cukorbeteg állatokban nem változtatta meg, a taurin metabolikusan kedvező hatást gyakorolhat cukorbeteg pácienseire. További vizsgálatokra van szükség annak megállapításához, hogy a taurin-kezelés ugyanolyan pozitív hatással van-e az emberek cukorbetegségére, mint ahogyan ezt az állatmodell bemutatta.
mód
Állatok és kísérleti tervezés
Orális glükóz tolerancia teszt
A patkányok egy éjszakai böjt után orális glükóz tolerancia teszten (OGTT) estek át. A patkányoknak glükózoldatot adtunk (2,0 g/kg, po). A glükóz és az inzulin méréséhez vérmintákat vettünk a farokvénából 0 perccel (közvetlenül az orális glükóz beadása előtt), valamint 30, 60 és 120 perccel a glükóz feltöltése után.
Inzulin tolerancia teszt
Az inzulin tolerancia tesztet egy éjszakai böjt után végeztük. Miután az éhgyomri glükózt glükométerrel mértük, intraperitoneálisan humán reguláris inzulint (0,1 E/kg, Lilly) injektáltunk. A vércukorszintet 0, 3, 6, 9, 12, 15, 30 perccel mértük a normál inzulin ip injekciója után. Az ITT sebességállandóját (KITT) a KITT (%/perc) = 0,693/t 1/2 × 100 képlet segítségével számoltuk, ahol t 1/2 értéket az inzulin után 3 és 15 perc közötti glükózkoncentráció meredekségéből számítottunk. injekció.
A vérminták laboratóriumi elemzése
A homeosztázis modell felmérését alkalmaztuk a bazális béta sejt funkció (HOMA-P) és az inzulinrezisztencia (HOMA-IR) becslésére. A béta sejtfunkció és az inzulinrezisztencia kiszámításához a következő egyenleteket használtuk: HOMA-β = 20 × éhomi plazma inzulin (µU/ml)/[éhomi plazma glükóz (mmol/L) -3,5], HOMA-IR = [plazma éhomi éhgyomri inzulin (uU/ml) × éhomi plazma glükóz (mmol/l)]/22, 5.
hisztopatológia
Minden patkányból zsír-, szív-, máj-, hasnyálmirigy-, izom-, aorta- és veseszövetet nyertünk. Az egyes patkánycsoportok szöveteit szövettanilag vizsgáltuk. A szöveteket 10% -os pufferelt formalinnal rögzítettük, és a paraffinba ágyazott metszeteket hematoxilinnal és eozinnal (H&E) festettük. Az inzulin, a perjodát-Schiff-sav, a petenamin-ezüst és a Masson-féle trikróm szintén elkészült a hasnyálmirigy béta-sejtjeinek, az erek és a kollagén tiszta megjelenítéséhez.
Statisztikai analízis
A kísérleti adatokat az átlag ± az átlag standard hibájaként (SEM) fejezzük ki. A csoportok közötti különbségeket Mann-Whitney teszttel hasonlítottuk össze. A statisztikai elemzéshez és grafikonokhoz a Prism v. Szoftvert használtuk. 4 (Graphpad Software, San Diego, Kalifornia). A különbségeket statisztikailag szignifikánsnak tekintettük a P ACC esetében
adenozin-monofoszfáttal aktivált protein-kináz
glükóz-stimulált inzulin szekréció
nagy sűrűségű lipoprotein koleszterin
hematoxilin és eozin
alacsony sűrűségű lipoprotein koleszterin
Long-Evans Tokushima Otsuka
Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty
2-es típusú cukorbetegség
További információkat az Experimental & Molecular Medicine weboldalon található cikkhez csatoltak