20-Hydroxyecdysone scade greutatea și hiperglicemia într-un model de șoareci obezi induse de dietă
Pablo Kizelsztein
1 Centrul de biotehnologie, Universitatea Rutgers, New Brunswick, New Jersey; și 2 Pennington Biomedical Research Center, Baton Rouge, Louisiana
Dmitry Govorko
1 Centrul de biotehnologie, Universitatea Rutgers, New Brunswick, New Jersey; și 2 Pennington Biomedical Research Center, Baton Rouge, Louisiana
Slavko Komarnytsky
1 Centrul de biotehnologie, Universitatea Rutgers, New Brunswick, New Jersey; și 2 Pennington Biomedical Research Center, Baton Rouge, Louisiana
Alysa Evans
1 Centrul de biotehnologie, Universitatea Rutgers, New Brunswick, New Jersey; și 2 Pennington Biomedical Research Center, Baton Rouge, Louisiana
Zhong Wang
1 Centrul de biotehnologie, Universitatea Rutgers, New Brunswick, New Jersey; și 2 Pennington Biomedical Research Center, Baton Rouge, Louisiana
William T. Cefalu
1 Centrul de biotehnologie, Universitatea Rutgers, New Brunswick, New Jersey; și 2 Pennington Biomedical Research Center, Baton Rouge, Louisiana
Ilya Raskin
1 Centrul de biotehnologie, Universitatea Rutgers, New Brunswick, New Jersey; și 2 Pennington Biomedical Research Center, Baton Rouge, Louisiana
Abstract
Hormonul steroid 20-hidroxidecisonă (20HE) este o moleculă de semnalizare esențială care modulează răspunsul de mutare la insecte și poate funcționa ca un factor anabolic putativ la animalele vertebrate, deși nu a fost identificat niciun receptor 20HE de mamifer. Aici arătăm că în cultura celulară H4IIE, tratamentul cu 20HE a scăzut expresia fosfoenolpiruvatului carboxicinazei (PEPCK) și glucozei-6-fosfatazei (G6Pazei), a redus producția de glucoză și a indus fosforilarea Akt2 sensibilă la inhibitorul specific al căii fosfoinositidă-3 kinază LY- 294002. Administrarea zilnică orală de 20HE (10 mg/kg timp de 13 săptămâni) ameliorează obezitatea și rezistența la insulină la șoarecii C57BL/6J hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi și a produs o scădere semnificativă a creșterii în greutate corporală și a masei de grăsime corporală în comparație cu animalele netratate, după cum a demonstrat analiza absorptiometriei cu raze X cu energie duala. În plus, nivelurile de insulină plasmatică și toleranța la glucoză au fost semnificativ reduse prin tratamentul cu 20HE. Aceste modificări au fost însoțite de expresia hepatică redusă a PEPCK și G6Pase și creșterea producției de adiponectină de către țesutul de grăsime viscerală. Aceste studii demonstrează efectele anti-obezitate și anti-diabetice ale 20HE și încep să elucideze țintele sale celulare putative atât in vitro, cât și in vivo.
ecdisteroizii sunt steroizi polihidroxilați prezenți în plante și nevertebrate. Până în prezent, aproape 120 de ecdisteroizi au fost caracterizați structural (18). Structura chimică a ecdisteroizilor se bazează pe scheletul colesterolului C-27; cu toate acestea, diferă de steroizii vertebratelor prin polaritatea și volumul lor. Unul dintre cele mai frecvente și mai abundente ecdisteroizi, 20-hidroxidizona (20HE), se găsește în multe plante, inclusiv specii cultivate pe scară largă, cum ar fi Spinacia oleracea (spanac) (29). La insecte, ecdisteroizii sunt implicați preponderent în reglarea năpârlirii și metamorfozei, în timp ce la plante pot contribui la descurajarea prădătorilor de nevertebrate (9).
Puține informații sunt disponibile cu privire la rolurile fiziologice ale ecdisteroizilor la animalele vertebrate. În plus față de efectele lor anabolice (7, 8), s-a raportat că ecdisteroizii au proprietăți imunomodulatoare (7), hepatoprotectoare (30), antiaritmice (21) și de scădere a colesterolului (26). Există, de asemenea, unele dovezi care arată că 20HE afectează metabolismul glucozei in vivo. Pre-tratamentul cu 20HE a redus hiperglicemia asociată cu administrarea fie de glucagon, fie de aloxan (25). Mai mult, extractul bogat în ecdisteroizi din Ajuga turkestanica administrat pe cale orală (5 mg/kg) a fost mai eficient în reducerea hiperglicemiei într-un model de diabet indus de aloxan la șobolani decât medicamentul de referință manilil fără a provoca un efect hipoglicemiant la animalele normale (22).
Un aspect important al ecdisteroizilor este toxicitatea lor scăzută la mamifere. Doza letală mediană (LD50) de 20HE la rozătoare este de 6,4 g/kg corp greutate (pentru injecție intraperitoneală) și este> 9 g/kg corp greutate atunci când este administrată oral (25).
MATERIALE ȘI METODE
Produse chimice.
Ecdysterone a fost achiziționat de la Bosche Scientific (New Brunswick, NJ). Dexametazona, 8- (4-clorfeniltio) -CAMP (AMPc), lactat de sodiu și piruvat de sodiu au fost achiziționate de la Sigma Chemicals (St. Louis, MO). Insulina umană (Humulin) a fost cumpărată de la Eli Lilly (Indianapolis, IN) și compusul C de la EMD Biosciences (San Diego, CA); mAbs de iepure fosfo-Akt2 și Akt2 au fost achiziționate de la Cell Signaling Technology (Danvers, MA). Toate celelalte substanțe chimice, inclusiv mediile de cultură celulară, au fost obținute de la Invitrogen (Carlsbad, CA). Reactivii și enzimele utilizate pentru RT-PCR au fost obținute de la Stratagene (La Jolla, CA) și Applied Biosystems (Foster City, CA). Linia celulară H4IIE (CRL-1548) a fost obținută din colecția American Type Culture Collection (Manassas, VA).
Cultura și tratamentul celular.
Celulele de hepatom H4IIE au fost cultivate în plăci de cultură tisulară cu 24 de godeuri (Greiner Bio One, Monroe, NC) și crescute până aproape de confluență în mediul Eagle modificat al lui Dulbecco conținând 2,5% (vol/vol) ser de vițel nou-născut și 2,5%) ser fetal de vițel . Celulele au fost tratate timp de 8 ore cu 500 nM dexametazonă și 0,1 mM 8-CTP-cAMP (Dex-cAMP) pentru a induce expresia genei fosfoenolpiruvat carboxicinazei (PEPCK) și glucozei-6-fosfatazei (G6Pazei) împreună cu diferite concentrații de 20HE nM insulină. Au fost alocate trei godeuri pentru fiecare tratament, inclusiv controlul negativ (celule netratate). Pentru teste inhibitorii, celulele au fost pretratate timp de 30 de minute cu 20 μM LY-294002 sau 40 μM compus C așa cum este specificat, spălate cu soluție salină tamponată cu fosfat și incubate timp de încă 7 ore cu Dex-cAMP împreună cu concentrații diferite de 20HE, sau 10 nM insulină.