Administrarea pe termen lung a unei diete bogate în grăsimi corectează remodelarea anormală a oaselor în Tibiae de
Abstract
Introducere
Obezitatea și osteoporoza - asociate frecvent cu un stil de viață sedentar și malnutriție - câștigă din ce în ce mai mult atenția în societatea modernă, deoarece ambele condiții au potențialul de a provoca consecințe grave legate de sănătate. Deși sunt de obicei considerate separat, aceste două tulburări par a fi strâns legate (Goulding și colab. 2005). Cu toate acestea, nu există un consens cu privire la relația dintre obezitate și osteoporoză, în ciuda multor literaturi înrudite (Reid și colab. 1994; Ionova-Martin și colab. 2010). În mod tradițional, obezitatea este considerată favorabilă formării osoase și, astfel, protejează împotriva osteoporozei. Încărcarea mecanică conferită de greutatea corporală crescută stimulează formarea oaselor prin creșterea proliferării și diferențierii osteoblastelor și osteocitelor locale, precum și prin scăderea apoptozei celulelor genealogice osteoblastice prin calea de semnalizare Wnt/β-catenină (Patsch și colab. 2011). Studiile clinice au arătat că greutatea corporală sau indicele de masă corporală (IMC) este corelat pozitiv cu densitatea minerală osoasă sau masa osoasă, în timp ce greutatea corporală mică sau un IMC scăzut este un factor de risc pentru masa osoasă scăzută și pierderea osoasă la om (Felson și colab. 1993; Ravn și colab. 1999; Reid 2002).
Rapoarte recente au demonstrat că obezitatea indusă de dietă bogată în grăsimi este o cauză a pierderii osoase și poate fi considerată un factor de risc pentru osteoporoză (Jelcic 2010; Russell și colab. 2010). Un studiu transversal pe 200 de tineri cu vârste cuprinse între 3 și 19 ani a arătat că adipozitatea crescută poate fi legată de un risc crescut de fractură osoasă (Goulding și colab. 2001). Un alt studiu transversal amplu pe 13.000 de bărbați și femei adulți a indicat, de asemenea, o asociere pozitivă între procentul de grăsime corporală și osteopenie (Pollock și colab. 2007). În studiile efectuate pe animale, șoarecii obezi induși în dietă cu conținut ridicat de grăsimi au demonstrat afectarea microarhitecturii osoase și a proprietăților mecanice, împreună cu resorbția osoasă îmbunătățită și formarea osteoclastelor (Halade și colab. 2010; Halade și colab. 2011; Patsch și colab. 2011). Deși au fost propuse mai multe mecanisme potențiale implicate în stimularea osteoclastogenezei legată de obezitate, inclusiv inflamația de grad scăzut asociată adipocitelor acumulate (Halade și colab. 2011) și modificările hormonilor derivați ai țesutului adipos (Ducy și colab. 2000; Wang și colab. al. al. 2014), mecanismele precise care stau la baza asocierii dintre obezitate și os nu sunt încă bine elucidate.
Având în vedere implicarea obezității induse de o dietă bogată în grăsimi în metabolismul osos, am postulat că o dietă bogată în grăsimi ar putea modifica, într-o oarecare măsură, anomaliile asociate cu un fenotip osos indus de deficiența de IL-6. Pentru a confirma această speculație, am efectuat un studiu histologic asupra tibiilor șoarecilor knockout IL-6 hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi sau dietă normală.
Materiale și metode
Animale și diete
H&E Colorare și histomorformetrie osoasă
Colorarea H&E a fost efectuată pentru a investiga morfologia metafizelor la șoareci din cele patru grupuri. Au fost observate secțiuni colorate și imagini digitale au fost luate cu microscopul cu lumină (Olympus BX-53; Tokyo, Japonia). Software-ul Image-Pro Plus (versiunea 6.2; Media Cybernetics, Rockville, MD) a fost utilizat pentru măsurarea parametrilor histomorfometriici ai osului, inclusiv volumul osos trabecular (BV/TV, volumul osos/volumul țesutului × 100%), numărul trabecular (Tb.N), grosimea trabeculară (Tb.Th) și separarea trabeculară (Tb.Sp). Opt felii pentru fiecare probă au fost utilizate pentru analiza histomorfometrică cantitativă pentru a obține valoarea medie.
Adipocitele vizibile (> 30 μm în diametru) au fost, de asemenea, numărate în regiunea trabeculară (adică, de la placa de creștere la 2 mm distal) folosind un microscop cu lumină (Olympus BX-53).
Imunohistochimie pentru fosfataza alcalină, osteocalcina, catepsina K și colorarea fosfatazei acide rezistente la tartrat
Testul apoptozei celulare
Apoptoza celulară a fost determinată folosind metoda deoxinucleotidil transferază mediată deoxiuridin trifosfat nick-label (TUNEL) folosind metoda TACS 2TdT-Blue Label In Situ Apoptosis Detection Kit (Trevigen Inc; Gaithersburg, MD). Secțiunile decerate au fost incubate cu 1% proteină K (Trevigen Inc.) diluate 1: 200 la 37 ° C timp de 15 min, urmate de inhibarea peroxidazelor endogene la temperatura camerei timp de 5 min. După tratamentul cu enzima TdT la o diluție de 1:50 la 37 ° C timp de 1 oră, secțiunile au fost incubate cu streptavidină HRP conjugată la temperatura camerei timp de 15 minute. Reacția a fost făcută vizibilă cu soluția de etichetă albastră furnizată în kit. Osteoclastele apoptotice au fost identificate ca fiind atât TUNEL cât și TRAP pozitive în același câmp vizual pe secțiuni seriale.
Analize statistice
Parametrii structurii osoase și densitatea optică integrată a ALP, OCN și CK, precum și numărul de osteoclaste/câmp au fost evaluate cu software-ul Image-Pro Plus. Toate valorile sunt prezentate ca medie ± deviație standard. ANOVA unidirecțională a fost utilizată pentru compararea mai multor grupuri, iar valoarea medie a fiecărui grup a fost comparată folosind testul Student-Newman-Keuls (SNK). p -/- șoareci hrăniți cu SD și HFD, p Fig. 1). Pentru a confirma efectul unui HFD asupra adipogenezei în microambientul măduvei osoase, adipozitatea măduvei osoase a fost evaluată prin colorare H&E. Pe SD, șoarecii nu au prezentat diferențe semnificative în numărul sau dimensiunea adipocitelor între șoarecii IL-6 -/- și WT (Fig. 2A, 2C 2C și and2E). 2E). Pe HFD, numărul și dimensiunea adipocitelor au fost semnificativ crescute în comparație cu șoarecii martori respectivi hrăniți cu SD (Fig. 2B, 2D 2D și and2E). 2E). Acest lucru indică faptul că HFD îmbunătățește adipogeneza în micromediul măduvei osoase.