Dieta bogată în grăsimi postinfarct îmbunătățește funcția mitocondrială și nu exacerbează stânga
Abstract
acizii grași (FA) sunt sursa dominantă de energie pentru inima mamiferelor adulte și sunt utilizați, de asemenea, pentru biosinteza membranei, generarea de molecule de semnalizare a lipidelor, modificarea proteinelor posttranslațională și reglarea transcripțională (43). Expunerea cronică la FA poate duce la un dezechilibru între absorbția FA și utilizarea care poate declanșa mecanisme citotoxice, ducând la disfuncție celulară sau la moarte, fenomen cunoscut sub numele de lipotoxicitate. Studii clinice și animale ample au arătat că acumularea excesivă de lipide în țesutul neadipos datorită FA crescută circulantă poate juca un rol important în afecțiuni fiziopatologice precum insuficiența cardiacă, obezitatea, rezistența la insulină și diabetul (15, 43, 58).
Acumularea crescută de lipide miocardice pare să fie asociată cu funcția contractilă miocardică afectată. Cu toate acestea, efectul acumulării crescute de lipide și a producției crescute de ceramide asupra funcției mitocondriale și efectele lor concomitente asupra funcției ventriculare în condiții fiziopatologice, cum ar fi insuficiența cardiacă, nu au fost evaluate sistematic. Acest studiu a fost conceput pentru a testa ipoteza că progresia insuficienței cardiace ar fi exacerbată de creșterea lipidelor miocardice și a unei inhibiții asociate induse de ceramidă a fosforilării oxidative mitocondriale (în special prin inhibarea activității complexului III). Ne-am testat ipoteza la șobolanii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi saturate după o intervenție chirurgicală de ligare a arterei coronare pentru a induce insuficiența cardiacă.
Proiectarea studiului și inducerea infarctului miocardic.
Acest studiu a fost realizat în conformitate cu Ghid pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator, publicat de Institutul Național de Sănătate (publicația NIH nr. 85-23, revizuită în 1996) și a fost aprobat de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor de la Case Western Reserve University. Animalele au fost întreținute pe un ciclu invers 12-h: 12-h lumină-întuneric (adică luminile stinse la 6:00 AM) și toate procedurile și recoltele de țesuturi au fost efectuate în starea de post între 3 și 6 h în faza întunecată. a ciclului.
În proiectarea inițială a acestui studiu, șobolanii au fost hrăniți cu chow normal (10% calorii din grăsimi, 20% calorii din proteine și 70% calorii din carbohidrați) sau o dietă bogată în grăsimi saturate [60% calorii din grăsimi (25% palmitic, 33% acid stearic și 33% acid oleic), 20% calorii din proteine și 20% calorii din carbohidrați; Dietele de cercetare] pentru 2 săptămâni. Pentru inducerea insuficienței cardiace, șobolanii au fost anesteziați cu izofluran (1,5-2,0%), intubați și ventilați. Insuficiența cardiacă a fost indusă de ligarea arterei coronare principale stângi așa cum s-a descris anterior (1). Așa cum sa raportat în rezultate, a existat o mortalitate chirurgicală atât de marcată și semnificativă la șobolanii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi saturate înainte de intervenția chirurgicală de legare, încât proiectul studiului a fost modificat ulterior astfel încât toți șobolanii să rămână pe dieta normală înainte de intervenția chirurgicală de ligare. După inducerea insuficienței cardiace prin ligarea arterei coronare, șobolanii au fost repartizați aleatoriu fie unui grup de insuficiență cardiacă alimentat cu dietă normală (IC, = 8) sau un grup de insuficiență cardiacă alimentat cu o dietă bogată în grăsimi saturate (HF + Sat, = 7) timp de 8 săptămâni. Animale operate de rușine (fals; = 8) au fost hrăniți cu o dietă normală.
Ecocardiografie.
Funcția VS a fost evaluată prin ecocardiografie înainte de ligarea arterei coronare și 8 săptămâni după ligarea arterei coronare utilizând un sistem Sequoia C256 (Siemens Medical) cu un traductor cu matrice liniară de 15 MHz, așa cum s-a descris anterior (36). Pe scurt, șobolanii au fost anesteziați cu 1,5-2,0% izofluran prin mască, pieptul a fost ras, animalul a fost situat în decubit dorsal pe un tampon de încălzire și au fost așezați electrozi pentru membrele ECG. Studiile ecocardiografice bidimensionale (2D), 2D ghidate în 2D și Doppler ale fluxurilor aortice și transmise au fost efectuate prin ferestre apicale parasternale și scurte. Dimensiunile end-diastolice și end-sistolice au fost măsurate utilizând software-ul rezident pe ultrasunograf. Indicele performanței miocardice și procentajul scurtării fracționare au fost calculate așa cum s-a descris anterior (36).
Măsurători hemodinamice.
La opt săptămâni după ligarea arterei coronare, a fost efectuată o procedură chirurgicală terminală pentru a evalua presiunea VS și proprietățile contractile. Șobolanii au fost anesteziați (1,5-2,0% izofluran), intubați și ventilați. Un cateter cu traductor de presiune microtip (3,5 Fr, Instruments Millar) a fost introdus prin artera carotidă dreaptă în LV. Măsurători ale ritmului cardiac, ale vârfului presiunii sistolice VS și ale ratei maxime a creșterii și scăderii presiunii VS (± dP/dt) au fost înregistrate pe o perioadă de 30 s folosind un Digi-Med Heart Performance Analyzer-τ.
Pregătirea mitocondriilor.
În urma canulării VS, probele de sânge au fost extrase din vena cavă inferioară. VS, ventriculul drept și masa cicatricială au fost obținute prin măsurători gravimetrice. O probă de țesut miocardic (~ 100 mg) a fost recoltată și imediat congelată rapid. Cicatricea și echilibrul VS au fost plasate în KME (100 mM KCl, 50 mM MOPS, sare internă și 0,5 mM EGTA). Subcarcolemele cardiace (SSM) și mitocondriile interfibrilare (IFM) au fost izolate folosind procedura lui Palmer și colab. (38) cu excepția faptului că s-a folosit un tampon Chappell-Perry modificat (conținând 100 mM KCl, 50 mM MOPS, 1 mM EGTA, 5 mM MgSO4 · 7H2O și 1 mM ATP, pH 7,4 la 4 ° C) pentru izolarea ambelor mitocondriale populații. IFM au fost recoltate după tratamentul fibrelor jupuite cu 5 mg/g greutate umedă de tripsină timp de 10 minute la 4 ° C (35). Concentrația de proteine mitocondriale a fost determinată prin metoda Lowry folosind albumina serică bovină ca standard.
Fosforilarea oxidativă mitocondrială.
Activitate complexă ETC mitocondrială.
Probele de SSM și IFM (10 mg colat/1 mg proteină mitocondrială) au fost amestecate în 1 ml tampon [75 mM manitol, 220 mM zaharoză, 2 mM EDTA și 5 mM MOPS (pH 7,4)] cu cocktail de inhibitor al proteazei mamiferelor (1) μl/1 ml tampon) și au fost ținute pe gheață. Testele au fost finalizate în ziua pregătirii.
Detectarea producției de H2O2.
Produse metabolice plasmatice și tisulare.
Conținutul de C16-ceramidă în VS a fost măsurat printr-o procedură de cromatografie a gazelor capilare cu un detector de ionizare cu flacără folosind C17-ceramidă ca standard intern, așa cum s-a descris anterior (51). Conținutul de țesut TG a fost măsurat în extracte omogenizate utilizând o metodă de spectrofotometru enzimatic (Wako Chemicals, Richmond, VA). Acizii grași fără plasmă și TG au fost măsurați utilizând un set de spectrofotometrie enzimatice disponibile în comerț (39). Concentrațiile plasmatice ale insulinei și leptinei au fost testate prin test imunologic ELISA (ALPCO Diagnostics, Salem, NH).
Microscopie electronică.
SSM și IFM proaspăt izolate au fost pregătite pentru microscopie electronică de transmisie așa cum s-a descris anterior (16).
analize statistice.
Diferențele dintre grupurile simulate, HF și HF + Sat au fost determinate utilizând o analiză unidirecțională a varianței urmată de Bonferroni t-teste pentru comparații multiple. Datele sunt exprimate ca mijloace de grup ± SE. Pentru toate analizele statistice, semnificația a fost acceptată la 2 -analiza). Având în vedere rata de mortalitate semnificativ mai mare la animalele hrănite cu dietă cu grăsimi saturate înainte de ligarea arterei coronare comparativ cu cele hrănite cu dieta normală, grupul care a hrănit o dietă bogată în grăsimi saturate înainte ca ligarea arterelor coronare a fost ulterior eliminat din studiu din cauza unei „părtiniri supraviețuitoare” în acest grup de animale.