Exercițiul protejează împotriva rezistenței la insulină indusă de dietă prin reglarea descendentă a protein kinazei

Affiliation College of Public Health, The Ohio State University, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii

Afiliere Davis Heart & Lung Research Institute, Universitatea de Stat din Ohio, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii

Affiliation College of Public Health, The Ohio State University, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii

Departamentul de afiliere pentru fiziologie și biologie celulară, Universitatea de Stat din Ohio, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii

Afiliere Davis Heart & Lung Research Institute, Universitatea de Stat din Ohio, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii

Affiliation College of Public Health, The Ohio State University, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii

Afilieri Davis Heart & Lung Research Institute, Ohio State University, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii, Departamentul de Biochimie Moleculară și Celulară, Ohio State University, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii

Departamentul de afiliere pentru fiziologie și biologie celulară, Universitatea de Stat din Ohio, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii

Afiliere Davis Heart & Lung Research Institute, Universitatea de Stat din Ohio, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii

Afilieri College of Public Health, The Ohio State University, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii, Davis Heart & Lung Research Institute, The Ohio State University, Columbus, Ohio, Statele Unite ale Americii

Xiaoquan Rao,
Jixin Zhong,
Xiaohua Xu,
Brianna Jordan,
Santosh Maurya,
Zachary Braunstein,
Tse-Yao Wang,
Wei Huang,
Sudha Aggarwal,
Muthu Periasamy

Cifre

Abstract

Citare: Rao X, Zhong J, Xu X, Jordan B, Maurya S, Braunstein Z și colab. (2013) Exercițiul protejează împotriva rezistenței la insulină indusă de dietă prin reglarea descendentă a proteinelor kinazei Cβ la șoareci. PLOS ONE 8 (12): e81364. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0081364

Editor: Cedric Moro, INSERM/UMR 1048, Franța

Primit: 18 iunie 2013; Admis: 11 octombrie 2013; Publicat: 9 decembrie 2013

Finanțarea: Această lucrare a fost susținută de ES018900 către Dr. Qinghua Soare. Finanțatorul nu a avut nici un rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului. Finanțatorul nu a avut nici un rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Dr. Qinghua Sun este membru al consiliului de redacție PLOS ONE. Acest lucru nu modifică aderarea autorilor la toate politicile PLOS ONE privind schimbul de date și materiale.

Introducere

Diabetul zaharat, în special diabetul de tip 2, este una dintre cele mai frecvente boli cronice la nivel mondial [1]. Diabetul este în creștere la nivel mondial atât ca număr, cât și ca semnificație, datorită creșterii dezvoltării economice și a urbanizării. S-a raportat că diabetul afectează 366 de milioane de oameni la nivel global în 2011 și se preconizează că acest număr va crește la 552 milioane până în 2030 atât în țările dezvoltate, cât și în țările în curs de dezvoltare [2].

Numeroase studii au arătat că o dietă bogată în grăsimi (HFD) și un comportament sedentar cresc riscul obezității și rezistenței la insulină, în timp ce activitatea fizică crescută reduce acest risc [13], [14], [15], [16]. Mecanismul potențial prin care exercițiile fizice atenuează rezistența la insulină indusă de HFD implică creșterea sensibilității la insulină și a transportului glucozei în mușchii scheletici contractanți [17]. Cu toate acestea, mecanismele moleculare de bază nu sunt pe deplin înțelese din cauza proceselor complicate implicate în exercițiu [17]. Având în vedere rolul regulator important al PKCβ în rezistența la insulină, am postulat că acesta ar putea juca și un rol în îmbunătățirea rezistenței la insulină indusă de efort. Astfel, am folosit șoareci knockout PKCβ și un model de obezitate indusă de dietă pentru a testa această ipoteză. Din câte știm, acesta este primul studiu care demonstrează rolul PKCβ în rezistența la insulină atenuată la efort prin utilizarea șoarecilor cu deficit de PKCβ.

Metode

Animale și dietă

Producția de șoareci PKCβ -/- în fundalul C57BL/6J și determinarea genotipică au fost efectuate așa cum s-a descris anterior [18]. La vârsta de patru săptămâni, șoarecii PKCβ -/- și de tip sălbatic (WT) C57BL/6J au fost hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi (HFD) conținând 42% din calorii din grăsimi (TD88137, Harlan, Madison, WI). La vârsta de 12 săptămâni, atât șoarecii WT, cât și șoarecii PKCβ -/- au fost repartizați aleatoriu în grupul sedentar (SED) sau exercițiu (EX) timp de 8 săptămâni (Figura S1). Toți șoarecii au avut voie să mănânce și să bea ad libitum pe toată durata studiului. Șoarecii au fost adăpostiți pe un ciclu de lumină-întuneric de 12-12 ore într-un vivariu controlat de temperatură și umiditate. Liniile directoare ale Institutului Național de Sănătate pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator au fost respectate cu strictețe și toate experimentele au fost aprobate de Comitetul de îngrijire și utilizare a animalelor de la Universitatea de Stat din Ohio.

Intervenție de exercițiu

Intervenția de exercițiu a fost efectuată așa cum sa descris anterior [19]. Pe scurt, șoarecii din grupul de exerciții au fost antrenați cu exerciții pe o bandă de alergare motorizată (Columbus Instruments, Columbus, OH) la o viteză de 15 m/min, 40 min/zi și 5 zile/săptămână timp de 8 săptămâni. Șoarecii din grupul SED au fost puși pe aceeași bandă de alergare fără a alerga 40 min/zi și 5 zile/săptămână timp de 8 săptămâni.

Greutatea corporală, greutatea țesuturilor, aportul de alimente și aportul de apă

Greutatea corporală, aportul de alimente și aportul de apă au fost înregistrate săptămânal în timpul intervenției de efort. La 24 de ore de la sfârșitul intervenției de efort, toți șoarecii au fost postiti peste noapte și eutanasiați prin supradozaj de inhalare a CO2. S-au obținut probe de sânge, iar plasma a fost colectată și depozitată imediat la -80 ° C. Inima, ficatul, mușchii gambei (gastrocnemius și soleus), mușchiul coapsei (cvadriceps femoral și adductor magnus), grăsimea epididimală, grăsimea inghinală, împreună cu țesutul adipos maro din depozitul interscapular au fost excizați cu atenție. Toate probele de țesut au fost cântărite și apoi congelate imediat în azot lichid.