Efectele leziunii cronice ale măduvei spinării asupra greutății corporale și a compoziției corporale la șobolanii hrăniți cu un standard
Abstract
pierderea în greutate post-vătămare este o consecință frecventă a oricărei proceduri chirurgicale sau a unui accident major, inclusiv a leziunii măduvei spinării (SCI). Etapele timpurii ale SCI sunt marcate imediat de cheltuieli energetice reduse, rata catabolică crescută și pierderi mari de azot care pot dura de la săptămâni la câteva luni (29, 30, 43). Pierderile de azot în urma SCI sunt agravate de dezutilizarea bruscă și completă a atrofiei musculare sub nivelul leziunii și aceste pierderi persistă în ciuda suplimentării parenterale. Calculele nutriționale parenterale în îngrijirea acută a SCI umane sunt în mare măsură inadecvate atunci când se bazează pe ecuația Harris-Benedict utilizată în mod obișnuit (29, 43). De exemplu, această inadecvare a suplimentării a dus la o stare nutrițională slabă la subiecții paraplegici și tetraplegici pe o perioadă de observație de 2 săptămâni (29).
În general, rapoartele clinice indică faptul că persoanele SCI sunt expuse riscului unei incapacități pe tot parcursul vieții de a menține un echilibru energetic neutru (de exemplu, Ref. 7, 29, 30, 47, 48). Deficiențele nutriționale care conduc la o masă corporală subponderală în SCI prezintă o serie de factori de risc pentru individ atât în fazele acute, cât și în cele cronice ale leziunii. Greutatea corporală redusă crește riscul de a dezvolta infecție și prelungește procesul de recuperare după leziuni traumatice majore (13, 14). Mai mult, o masă de grăsime subcutanată insuficientă crește riscul apariției ulcerelor de presiune (1, 45). Prezentarea ulcerelor de presiune recurente, la rândul său, este o comorbiditate care declanșează eliberarea citokinelor proinflamatorii, care poate exacerba starea cachexică a pacientului (8).
Scopul nostru a fost de a testa grăsimea și masa slabă post-vătămare și riscul rezultat de a dezvolta fie pierderea excesivă a masei grase (subponderală), fie sindromul metabolic legat de obezitate din cauza adipozității excesive, la animalele cu tranziție cronică a măduvei spinării la nivel T3. Mai exact, am analizat in vivo toată masa de grăsime corporală cu RMN, pentru comparație cu greutățile ex vivo ale tamponului de grăsime și greutățile întregului corp după o transecție spinală toracică ridicată. În plus, am analizat aportul caloric zilnic al animalelor SCI cronice, glucoza bazală, toleranța la glucoză, insulina plasmatică și leptina, precum și nivelurile post mortem ale proteinei de decuplare-1 (UCP1) ca marker pentru termogeneză în țesutul adipos brun. Această din urmă măsură a servit ca măsură indirectă a termogenezei la ambele grupuri de animale.
Toate procedurile au fost efectuate în conformitate cu liniile directoare ale Institutelor Naționale de Sănătate și au fost aprobate de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor de la Centrul de cercetare biomedicală Pennington. Șobolani femele Wistar ( = 16; Harlan) au fost menținute într-o cameră cu temperatură controlată pe un ciclu de lumină-întuneric de 12: 12-ore cu acces nerestricționat la alimente și apă. Animalele au fost adăpostite în perechi până la intervenția chirurgicală, care a avut loc la vârsta de 12 săptămâni, după care animalele au fost adăpostite individual și observate zilnic. Un grup de șobolani a fost repartizat aleatoriu pentru a primi o tranziție a măduvei spinării centrată la T2-T3 ( = 10), și șobolanii rămași = 6) au fost selectate pentru a servi drept controale chirurgicale. Greutățile corporale înainte de operație au fost înregistrate și testate pentru a se asigura că nu există o diferență semnificativă de greutate între grupuri.
Proceduri chirurgicale și îngrijirea animalelor.
Îngrijirea cronică atât a animalelor simulate, cât și a animalelor rănite a folosit procedurile descrise anterior (6). Postoperator, animalele au fost ținute într-un mediu cald și au primit lichide suplimentare subcutanate (5-10 cc Ringer lactat), analgezice (carprofen, 5 mg/kg ip; Pfizer Animal Health, Lititz, PA) o dată pe zi timp de 3 zile și antibiotice (Baytril, 2,5 mg/kg) de două ori pe zi timp de 5 zile după operație. Greutatea corporală și greutatea rămasă a chow-ului au fost înregistrate în fiecare dimineață pentru toate animalele, iar expresia vezicii urinare și curățarea sferturilor posterioare au fost efectuate cel puțin de două ori pe zi la animalele cu tranziție SCI până la revenirea golirii spontane. Ventrumul animalelor simulate a fost inspectat zilnic fără a fi necesară comprimarea manuală a vezicii urinare. Odată ce golirea spontană a revenit la șobolani cu SCI, toate animalele au fost inspectate o singură dată pe zi după cântărire. Când a fost necesar, animalelor li s-au administrat analgezice suplimentare pentru a minimiza durerea și disconfortul și antibioticele timp de 5 zile după indicarea unei infecții a vezicii urinare. Doi șobolani care au primit o tranziție a măduvei spinării au fost eliminați din studiu după apariția dermatitei cronice.
Testarea toleranței la glucoză și recoltarea sângelui.
Un test de toleranță la glucoză intraperitoneală (IPGTT) a fost administrat animalelor cu post de 24 de ore. Fiecare animal ( = 16) a primit o doză de 2 g/kg de masă corporală de soluție de glucoză 5% intraperitoneală. Probele de sânge (0,3 ml) au fost colectate de pe coada animalelor ușor reținute și analizate cu un glucometru disponibil comercial (Therasense Freestyle, Abbott Laboratories). Probele au fost prelevate cu 10 minute înainte de injecția de glucoză (valoarea inițială a postului, FB) și la intervale de 15 minute timp de 75 minute după injectare. Aria sub curba de testare a toleranței la glucoză a fost calculată pentru IPGTT folosind metoda trapezului.
Testul insulinei.
În timpul recoltării sângelui la FB, la 15, 45 și 75 de minute după glucoză, a fost prelevată o probă suplimentară de 100 μl și depozitată pe gheață în tuburi de microcentrifugă de 600 μl. Probele coagulate au fost centrifugate la 4 ° C (5 min la 2.100 g), serul de sânge a fost colectat în tuburi de microcentrifugă proaspete, depozitat (-20 ° C) și ulterior analizat pentru concentrația de insulină serică la fiecare punct de timp folosind ELISA (kit ELISA cu insulină pentru șobolani/șoareci cu ultrasunete, Crystal Chem, Downers Grove, IL).
Analiza compoziției corpului in vivo.
Șobolani treji, dezlănțuiți, au fost plasați în tubul de reținere al unui analizor RMN de tip Bruker minispec LF90 în timp (Bruker Optics, Billerica, MA). Tubul de reținere a fost ajustat pentru a minimiza mișcarea animalului fără a afecta respirația. Tubul a fost plasat, cu animalul pe o axă orizontală, în LF90, iar masa de grăsime, masa fără grăsime și fluidul au fost analizate în triplicat. Întreaga lungime a analizei triplicate a durat 4 minute, după care șobolanul a fost scos din tubul de reținere și a revenit în cușca de acasă.
Evaluare locomotorie Basso, Beattie, Bresnahan.
Performanța locomotorie a fost evaluată prin locomoție în câmp deschis folosind scara standard de evaluare a locomotorului Basso, Beattie, Bresnahan (BBB) (5). Testele au fost administrate la 72 de ore după operație și la intervale de o dată pe săptămână pe durata experimentului.
Analiza post-mortem a țesutului și PCR în timp real.
Animalele au fost eutanasiate rapid prin decapitare. Țesutul adipos maro intercapular (IBAT) și tampoanele bilaterale de grăsime retroperitoneală și genitală au fost îndepărtate și cântărite. IBAT a fost plasat imediat într-un tub de centrifugă din polietilenă, înghețat pe gheață uscată, depozitat (-80 ° C) și ulterior analizat pentru ARNm UCP1 folosind PCR în timp real.
Analiza statistică a fost efectuată folosind SPSS pentru Windows (SPSS Inc, Chicago, IL). Datele pentru schimbarea greutății corporale între grupuri și în timp au fost analizate prin ANOVA cu două căi. Datele pentru BBB au fost analizate prin măsuri repetate unidirecționale ANOVA, urmate de testul post-hoc Tukey. Aportul caloric, glicemia bazală a jeunului, insulina, curbele de toleranță la glucoză, compoziția corpului RMN, tamponul de grăsime, țesutul adipos maro și expresia UCP1 au fost analizate prin t-Test. Semnificația a fost stabilită la
