Atorvastatina ajută la conservarea funcției celulelor β pancreatice la șoarecii obezi C57BL6 J și efectul este
Abstract
fundal
Inhibitorii 3-hidroxi-3-metil-glutaril CoA (HMG-CoA) reductază sau statinele sunt inhibitori competitivi ai enzimei care limitează rata în biosinteza colesterolului. În prezent, statinele sunt utilizate ca terapie de primă linie în tratamentul dislipidemiei diabetice. Cu toate acestea, efectele statinelor asupra funcției celulelor β rămân neclare. Acest studiu își propune să examineze efectele tratamentului cu atorvastatină asupra funcției celulelor β pancreatice la șoarecii obezi C57BL/6 J și posibilele mecanisme.
Metode
Șoarecii C57BL/6 J obezitate indusă de dietă (DIO) au fost tratați cu atorvastatină (30 mg/kg/zi) timp de 58 de zile. Funcția celulelor β a fost evaluată prin clemă hiperglicemiantă și zona celulelor β insulino-pozitive a fost examinată prin imunofluorescență. Expresia genică a fost evaluată prin RT-PCR, iar proteinele legate de stres ale reticulului endoplasmatic (ER) au fost examinate prin Western blot. În plus, viabilitatea celulară și apoptoza celulelor NIT-1 încărcate cu colesterol au fost investigate după tratamentul cu atorvastatină.
Rezultate
Studiul clampului hiperglicemic a relevat că rata de perfuzie a glucozei (GIR) și raportul de stimulare a insulinei la șoarecii DIO tratați cu atorvastatină au fost semnificativ mai mari decât șoarecii martor (P
fundal
Statinele sunt inhibitori puternici ai biosintezei colesterolului. Această clasă de agenți a fost utilizată ca agenți de modificare a lipidelor și prezintă efecte benefice asupra reducerii riscurilor cardiovasculare [1-3]. Între timp, deoarece riscurile bolilor cardiovasculare sunt crescute în diabetul zaharat de tip 2 [4], terapia cu statine este indicată la sindromul metabolic și la pacienții diabetici cu risc cardiovascular [5, 6].
Astfel, dacă terapia cu statine afectează dezvoltarea diabetului și ce aspect al diabetului îl va afecta este fascinant. Factorii patologici, cum ar fi rezistența la insulină și eșecul celulelor β, trebuie luați în considerare. Pe de o parte, studii recente au arătat că efectele benefice ale atorvastatinei asupra rezistenței la insulină s-au datorat scăderii inflamației [7]. Pe de altă parte, masa funcțională a celulelor β a fost extinsă cu atorvastatină la rozătoarele neonatale [8]. Cu toate acestea, dacă funcția celulei β va fi afectată este o preocupare. Un studiu clinic al studiului DIATOR a arătat că atorvastatina a fost eficientă în încetinirea declinului funcției celulelor beta [9]. În plus, riscul de diabet a fost redus cu 30% în studiul WOSCOPS [10]. Prin urmare, am emis ipoteza că statina ar afecta pozitiv funcția celulelor β.
Mulți factori contribuie la disfuncția celulelor β, cum ar fi stresul ER și disfuncția mitocondrială. Se raportează că stresul ER joacă un rol esențial atât în rezistența la insulină, cât și în eșecul celulelor β. Markerii stresului ER sunt crescuți în ficat și țesutul adipos în formele de obezitate induse de dietă și acțiunea insulinei este interferată [11]. Întrucât ER servește ca fabrică de proteine pentru insulină [12], cererea mai mare de biosinteză și secreție de insulină cauzată de supra-nutriția pe termen lung va provoca probabil stres ER și va duce treptat la eșecul celulelor β [13]. Dovezile corelației dintre stresul ER și diabetul provin, de asemenea, din observațiile că oamenii și șoarecii care au mutații în markerii de stres ER ai protein kinazei ARN-dublu catenar (PERK) și eIF2α sunt sever diabetici [14, 15]. Insulele șoarecilor diabetici db/db prezintă o fosforilare eIF2α crescută și o reglare crescută a ATF4 și CHOP, indicând prezența stresului ER [16]. Deoarece atorvastatina a arătat efecte benefice asupra îmbunătățirii sensibilității la insulină, am emis ipoteza că sarcina ER pentru insulina secretă a fost redusă și stresul ER ar putea fi atenuat.
În studiul nostru, am folosit șoarecii obezi C57BL/6 J rezistenți la insulină pentru a evalua efectele atorvastatinei asupra funcției celulelor β, apoptozei celulelor β și stresului ER. Se arată că șoarecii tratați cu atorvastatină au profiluri lipidice îmbunătățite, sensibilitatea celulelor β la glucoză, proliferarea celulelor β și starea de stres ER ameliorată comparativ cu șoarecii martor. Atorvastatina a protejat, de asemenea, linia celulară NIT-1 β de apoptoza indusă de colesterol și de creșterea proteinei anti-apoptoză a Bcl-2. Luat împreună, tratamentul cu atorvastatină beneficiază de funcția celulelor β pancreatice prin proliferare îmbunătățită și stres ER atenuat.
Rezultate
Atorvastatina îmbunătățește sensibilitatea celulelor β la profilurile de glucoză și lipide ale șoarecilor obezi C57BL/6 J
Folosind clema hiperglicemiantă, am examinat funcția celulei β. Concentrații relativ similare de glucoză din sânge de
14 mmol/l de stări de echilibru au fost realizate cu 135 de minute de perfuzie de glucoză în ambele grupuri (Figura 1A). În grupul tratat cu atorvastatină, GIR care simbolizează metabolismul glucozei a fost crescut de aproximativ 2 ori (46,0 ± 1,8 mg/kg/min) comparativ cu grupul martor (20,8 ± 2,2 mg/kg/min, P Figura 1
Am examinat în continuare profilurile lipidice ale șoarecilor tratați cu atorvastatină. În ziua 58, TG plasmatic și pancreas TG au fost diminuate în mod evident (P Tabelul 1 Nivelurile de lipide din plasmă și pancreas la șoareci C57 la sfârșitul tratamentului cu atorvastatină în ziua 58
Atorvastatina crește greutatea pancreasului și indicele de greutate și ajută la îmbunătățirea zonei celulelor β cu insulină pozitivă
Am examinat în continuare greutatea pancreasului și am calculat indicele greutății pancreasului. Greutatea pancreasului a fost mult mai mare în grupul cu atorvastatină decât în grupul martor (Tabelul 2, P 2 vs. martorul 21337,9 ± 3151,8 μm 2, P Tabelul 2 Efectele atorvastatinei asupra pancreasului/indicele de greutate al șoarecilor C57 la sfârșitul experimentului
Atorvastatina reglează în sus expresia genei Pdx-1 și LXR-β și suprimă stresul ER prin reglarea descendentă a căii peIF2α-ATF4-CHOP
Pentru a determina dacă există un mecanism specificat al efectelor atorvastatinei, am examinat expresia genei pancreasului. Pdx-1, o moleculă critică pentru proliferarea celulelor pancreatice și a receptorului ficatului X β (LXR-β), care joacă un rol crucial în controlul metabolismului lipidic, a fost semnificativ reglată în sus de atorvastatină (Figura 3A, Figura 3)
Atorvastatina crește supraviețuirea celulelor NIT-1 sub apoptoză indusă de încărcarea colesterolului
Deși efectul proliferativ a fost prezentat după tratamentul cu atorvastatină, rămâne neclar dacă expansiunea celulelor β s-a datorat și scăderii apoptozei. Astfel, am investigat dacă atorvastatina modulează răspunsul apoptotic în linia celulară β pancreatică NIT-1. În primul rând, am examinat dacă atorvastatina afectează viabilitatea celulară a celulelor NIT-1. Rezultatele au arătat că nu s-au exercitat efecte adverse asupra viabilității celulelor NIT-1, iar atorvastatina 10 -7 M-10 -5 M a crescut semnificativ viabilitatea celulelor NIT-1 (Figura 4A). Acest efect proliferativ la concentrație ridicată corespunde cu creșterea suprafeței de celule β observată la șoareci C57. Tratamentul cu 0,125 mM colesterol timp de 12 ore a redus viabilitatea celulelor NIT-1 cu 67% (Figura 4B, P -9 -10 -5 M) a îmbunătățit viabilitatea celulelor NIT-1 tratate cu 0,125 mM colesterol într-o manieră dependentă de doză ( P -9 -10 -7 M, P -6 -10 -5 M, Figura 4B). Viabilitățile celulelor NIT-1 tratate cu 10 -9 M și 10 -5 M atorvastatină au fost cu 163% și 219% mai mari decât celulele NIT-1 tratate numai cu colesterol. Analiza de citometrie în flux a arătat în continuare că celulele NIT-1 tratate cu colesterol au avut o rată apoptotică de 33 ± 2,1%, care a fost redusă la 24 ± 3,8% cu tratamentul cu atorvastatină 10 -8 M (P Figura 4
Discuţie
În acest studiu, au fost investigate efectele tratamentului cu atorvastatină asupra funcției celulelor β pancreatice la șoarecii obezi C57BL/6 J și posibilul său mecanism. După 58 de zile de tratament, GIR și raportul de stimulare a insulinei la șoarecii tratați cu atorvastatină au fost îmbunătățiți comparativ cu șoarecii martor. Mai mult, acești șoareci au avut o suprafață mai mare a celulelor β cu insulină pozitivă. În plus, markerii de stres ai pancreasului au fost reglementați în jos. Rezultatele in vitro sugerează un rol protector al atorvastatinei împotriva apoptozei induse de colesterol a celulelor NIT-1. Toate rezultatele indică efectele benefice ale atorvastatinei asupra funcției celulelor β.