Curcumina dietetică îmbunătățește semnificativ inflamația asociată cu obezitatea și diabetul la șoarece
Abstract
Obezitatea este un factor de risc major pentru dezvoltarea diabetului de tip 2, iar ambele afecțiuni sunt acum recunoscute că posedă componente inflamatorii semnificative care stau la baza fiziopatologiilor lor. Am testat ipoteza conform căreia curcumina compusă polifenolic din plante, despre care se știe că exercită efecte antiinflamatorii și antioxidante puternice, ar ameliora diabetul și inflamația la modelele murine de obezitate rezistentă la insulină. Am constatat că amestecul curcuminei dietetice a ameliorat diabetul zaharat la șoarecii obezi ob/ob cu deficit de leptină și cu deficiență de leptină la șoareci masculi C57BL/6J, determinați prin teste de toleranță la glucoză și insulină și procentaje de hemoglobină A1c. Tratamentul cu curcumină a redus, de asemenea, semnificativ infiltrarea macrofagelor în țesutul adipos alb, a crescut producția de adiponectină a țesutului adipos și a scăzut activitatea factorului nuclear hepatic-κB, hepatomegalia și markerii inflamației hepatice. Prin urmare, concluzionăm că curcumina ingerată oral inversează multe dintre tulburările inflamatorii și metabolice asociate cu obezitatea și îmbunătățește controlul glicemic la modelele de șoarece de diabet de tip 2. Acest compus sau compușii înrudiți justifică investigații suplimentare ca noi terapii adjuvante pentru diabetul de tip 2 la om.
PREVALENȚA MARE a obezității este o amenințare majoră pentru sănătatea publicului. Obezitatea este un factor de risc important pentru dezvoltarea infarctului miocardic, accident vascular cerebral, diabet zaharat de tip 2, cancer (1,2,3,4,5), infertilitate feminină (6,7,8) și complicații ale sarcinii (9). Nu este surprinzător că obezitatea este, de asemenea, asociată cu o scădere substanțială a calității vieții legate de sănătate și cu o creștere a cheltuielilor medicale (10,11,12). Având în vedere povara mare impusă de obezitate asupra bunăstării societății, este imperativ să se dezvolte noi metode care să-i poată reduce prevalența, precum și să inverseze modificările sale fiziologice dăunătoare.
Există dovezi convingătoare că o componentă mare a fiziopatologiei asociate obezității poate proveni dintr-o stare proinflamatoare de grad scăzut. Manifestările acestei stări proinflamatorii includ producția crescută de molecule proinflamatorii, cum ar fi TNF-α, proteina chemoattractantă monocitară (MCP) -1, oxidul azotic sintaz inductibil și inhibitorul activatorului plasminogen-1 în țesutul adipos, hepatic și muscular și activarea crescută a căi de semnalizare inflamatorie, cum ar fi factorul nuclear-κB (NF-κB) și sistemele de kinază Jun-N-terminale din aceste țesuturi. Țesutul alb adipos al subiecților obezi se inflamează histologic, cu dovezi de hipoxie, creșterea morții adipocitelor și infiltrarea atât a macrofagelor, cât și a celulelor T citotoxice în spațiul vascular stromal (13,14,15).
Ștergerile țintite ale mai multor gene importante pentru medierea răspunsurilor inflamatorii protejează împotriva dezvoltării rezistenței la insulină și a hiperglicemiei la modelele de obezitate de la șoareci. Unele dintre aceste gene codifică citokine precum TNF-α și MCP-1 (16,17). Recent, mai multe studii au arătat că întreruperea genei care codifică receptorul sistemului imunitar înnăscut Receptorul de tip Toll (TLR) -4 la șoareci conferă protecție împotriva inflamației induse de obezitate și a rezistenței la insulină (18,19,20,21,22). De asemenea, inhibarea semnalizării NF-κB utilizând salicilați cu doze mari sau ștergerea condiționată a inhibitorului-κB kinază-β în celulele descendente mieloide conferă protecție împotriva inflamației induse de obezitate și rezistența la insulină la modelele de șoarece (23, 24). În schimb, stimularea semnalizării hepatice NF-κB cu un transgen este suficientă pentru a crește producția hepatică locală de citokine proinflamatorii și rezistența sistemică la insulină (25). Prin urmare, compușii care atenuează răspunsul inflamator asociat cu obezitatea se pot dovedi utili în managementul medical al pacienților cu diabet de tip 2.
Materiale și metode
Animale experimentale
Șoarecii C57BL/6J masculi de tip sălbatic și ob/ob au fost obținuți de la Laboratorul Jackson (Bar Harbor, ME). Șoarecii au fost adăpostiți la o cușcă și au fost menținuți pe un ciclu întunecat de 12 ore, 12 ore, cu acces ad libitum la alimente și apă. La primirea la vârsta de 8-10 săptămâni, șoarecii ob/ob au fost randomizați pentru a primi o masă dietetică standardizată de 4% grăsime în greutate (D12450B-I; Research Diets, New Brunswick, NJ) conținând fie un amestec de 3% în greutate de curcumină sau fără aditiv. Șoarecii C57BL/6J de tip sălbatic au fost primiți la vârsta de 3-5 săptămâni și randomizați pentru a primi fie o dietă standardizată de 4% grăsime în greutate, fie o dietă bogată în grăsimi conținând 35% grăsimi în greutate (D12492-I; Research Diets). La vârsta de 20 săptămâni, acești șoareci de tip sălbatic au fost randomizați în continuare în ceea ce privește adăugarea la dieta lor predesemnată a unui amestec de curcumină de 3% în greutate sau fără aditiv.
Curcumina utilizată a fost complexul Curcumin C3 (Sabinsa Corp., Newark, NJ), care este un extract de curcumină standardizat în proporție de 95%. Toți șoarecii au rămas la dieta lor atribuită până când au fost uciși prin asfixierea CO2 la vârsta de aproximativ 24-28 săptămâni. Toate protocoalele au fost realizate în acord cu ghidul Institutului Național de Sănătate pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator și au fost aprobate de Comitetul de îngrijire și utilizare a animalelor de la Columbia University.
Analiza compoziției corpului
Masele de grăsime și țesut slab au fost calculate de la șoareci vii, neanesteziați, folosind o mașină de rezonanță magnetică nucleară (RMN) (Bruker, Billerica, MA). Alimentele peletate au fost cântărite zilnic pentru a evalua totalul de grame de alimente consumate pe cușcă pe zi și apoi împărțite la 5 pentru a estima mâncarea medie zilnică consumată pe șoarece.
Test de toleranță la glucoză
După post în cuști proaspete timp de 16 ore peste noapte, s-a recoltat aproximativ 25 μl de sânge de vârf de coadă pentru a stabili nivelurile de glucoză și insulină în post. După aceea, toți șoarecii au primit o unitate (0,01 cmc) dintr-o soluție de dextroză 20% per gram de greutate corporală prin injecție ip. Nivelurile de glicemie de tip coadă de probă au fost evaluate utilizând un glucometru Freestyle Flash (Abbott, Abbott Park, IL) la 15, 30, 60 și 120 min. Probele de sânge au fost centrifugate la 14.000 rpm timp de 10 min (4 C), iar serurile au fost transferate în tuburi proaspete și congelate la -80 C pentru testarea ulterioară a insulinei.
Test de toleranță la insulină
După șoareci de post timp de 6 ore pentru stabilizarea nivelului de glucoză și insulină din dietă, s-a recoltat aproximativ 25 μl de sânge de tip coadă pentru a stabili nivelul de glucoză și insulină de post. Șoarecii au primit apoi 1,5 U/kg insulină obișnuită (Lilly, Indianapolis, IN) prin injecție ip. Nivelurile de glicemie de tip coadă de probă au fost evaluate cu glucometru la 15, 30, 45, 60 și 120 min.
Imunohistochimie
Toate țesuturile au fost fixate timp de 12-16 ore la temperatura camerei în fixativ de zinc-formalină (Z-Fix; Anatech Ltd., Battle Creek, MI) și încorporate în parafină. Țesutul a fost tăiat în secțiuni de 5 μm tăiat la intervale de 50 μm și apoi montat pe lamele de sticlă încărcate, deparafinat în xilen și colorat. Diapozitivele adipoase albe perigonadale au fost colorate cu un anticorp monoclonal specific F4/80 pentru macrofage furnizat de E. Richard Stanley (Colegiul de Medicină Albert Einstein, New York, NY). Pentru fiecare depozit adipos de șoarece, au fost analizate patru câmpuri diferite de mare putere din fiecare din cele patru secțiuni diferite. Numărul total de nuclee și numărul de nuclee de celule care exprimă F4/80 au fost numărate pentru fiecare câmp. Fracțiunea de celule care exprimă F4/80 pentru fiecare probă a fost calculată ca suma numărului de nuclee de celule care exprimă F4/80 împărțit la numărul total de nuclee din secțiunile unei probe (SPOT versiunea 3.3; Diagnostic Instruments Inc., Sterling Heights, MI).