Aminoacizii cu lanț ramificat exacerbează tulburările metabolice ale glucozei și lipidelor hepatice legate de obezitate
H.Z. și F.Z. a contribuit în mod egal la această lucrare.
Abstract
Introducere
Obezitatea și bolile metabolice asociate, cum ar fi rezistența la insulină și diabetul zaharat de tip 2 (T2DM), au devenit probleme majore de sănătate la nivel mondial (1). Obezitatea este asociată cu depozitarea crescută a lipidelor în țesuturile ectopice, cum ar fi ficatul, mușchiul scheletic și rinichii (2). Acumularea de lipide ectopice în ficat este cunoscută sub numele de boală hepatică grasă nealcoolică (NAFLD) și este strâns asociată cu rezistența la insulină (3). NAFLD poate fi împărțit în steatoză simplă și steatohepatită nealcoolică (NASH). După cum se știe, grăsimea hepatică se diminuează odată cu progresia NASH, care a fost desemnată NASH arsă (4). Acest fenomen implică modificarea metabolismului lipidelor hepatice cu progresia NAFLD, dar mecanismele asociate rămân necunoscute.
Glucidele și grăsimile dietetice sunt asociate cauzal cu dezvoltarea rezistenței la insulină (11). Deși efectele periculoase ale glucozei ridicate și ale conținutului ridicat de grăsimi (HF) asupra homeostaziei metabolice hepatice sunt bine recunoscute, impactul aportului ridicat de proteine asupra tulburărilor metabolice hepatice asociate obezității rămâne neclar. BCAA (leucina, izoleucina și valina) sunt un grup de aminoacizi esențiali. Relativ abundente în alimente, ele reprezintă aproximativ 15-25% din aportul total de proteine (13). Studii recente sugerează că BCAA sunt asociate cu dezvoltarea T2DM (14) și NAFLD (11). În special, concentrațiile crescute de BCAA circulante prezic puternic riscul de T2DM (15). Direcționarea catabolismului BCAA este o strategie potențială pentru tratarea rezistenței la insulină asociată cu obezitatea (16). Împreună, aceste studii clinice sugerează că BCAA pot avea un impact negativ asupra homeostaziei metabolice hepatice, în special în stările rezistente la insulină. Cu toate acestea, dacă BCAA crescute joacă un rol cauzal în tulburarea metabolismului hepatic al glucozei și lipidelor rămâne neidentificat.
Aici, încercăm să elucidăm rolul BCAA-urilor asupra metabolismului hepatic al glucozei și lipidelor și în facilitarea dezvoltării rezistenței la insulină în stări severe și tulburări metabolice sistemice ale glucozei și lipidelor și să determinăm în continuare semnificația și să clarificăm mecanismele de bază.
Proiectare și metode de cercetare
Animale
Toate experimentele pe animale au fost efectuate în conformitate cu ghidurile Institutelor Naționale de Sănătate pentru animalele de laborator și au fost aprobate de Comitetul de îngrijire și utilizare a animalelor de la Universitatea Medicală Militară a Forțelor Aeriene. Șoarecii C57BL/6J de tip sălbatic masculi adulți au fost cumpărați de la Centrul pentru animale al Universității de Medicină Militară a Forțelor Aeriene. Toți șoarecii au fost crescuți într-o instalație cu temperatură controlată și au fost menținuți pe fundalul de 26 ± 2 ° C și 55 ± 15% umiditate relativă cu un ciclu constant de 12 ore de lumină/întuneric.
Șoarecii C57BL/6J de tip sălbatic au fost împărțiți în mod aleatoriu în patru grupuri: un grup alimentat cu dietă normală (ND), un grup HF alimentat cu dietă, un grup HF plus BCAA alimentat (HF/BCAA) și un grup HF/asociat în care aportul caloric a fost egalat cu cel al grupului HF/BCAA. Toți șoarecii au fost hrăniți timp de 16 săptămâni cu acces gratuit la apă sau alimente. Greutatea corporală și aportul de alimente au fost monitorizate la fiecare 3 zile și calculate ca kcal/g/săptămână. Virusul adeno-asociat serotip-9 (AAV9) -myr-Akt2 cu un promotor larg de citomegalovirus a fost livrat prin injecție de venă coadă și s-au administrat 1,2 × 10 11 vectori sau genomi pentru fiecare șoarece. Secvența myr este atggggagcagcaagagcaagcccaagtctaga.
Șoarecii au fost eutanasiați cu izofluran. Sângele a fost colectat prin artera carotidă. Țesuturile au fost colectate după sacrificarea animalelor și congelate imediat în azot lichid. Pentru studiile de repunere în repaus alimentar, șoarecii au fost repede post peste noapte și apoi au fost reîncărcați timp de 6 ore.
Hrana cu diete HF
Protocoalele de hrănire pereche au fost realizate așa cum s-a descris anterior (17). Pentru a efectua un test de hrănire pereche, am determinat mai întâi greutatea corporală totală a grupului HF/BCAA (A g) și am calculat caloriile totale consumate (B) în fiecare zi [B = [calorii totale furnizate - calorii în alimentele nemâncate]/zi) și caloriile consumate pe zi pe baza nivelurilor de BCAA din apa potabilă (C cal). Am determinat apoi caloriile consumate per gram de greutate corporală (D cal/g) = (B [cal] + C [cal])/greutatea corporală totală (A g). Apoi, am măsurat greutatea corporală totală (E g) a grupului HF/asociat și am calculat cantitatea de alimente dietetice HF care ar trebui administrată grupului HF/asociat (F cal) (F = D ∗ E) în următoarele zi. Mâncarea totală a fost împărțită în două porții și furnizată la ore separate (8:00 a.m. și 6:00 p.m.) pentru a evita foametea. O dietă de 60% HF fără BCAA a fost furnizată grupului HF/asociat.