Impactul unei diete de cafenea și a antrenamentului fizic zilnic asupra metabolomului seric al șobolanilor

Departamentul de Afiliere pentru Biochimie și Biotehnologie, Grupul de Cercetare Nutrigenomică, Universitatea din Rovira și Virgili, Tarragona, Spania

Unitate tehnologică de afiliere pentru nutriție și sănătate, Centrul tehnologic EURECAT din Catalonia, Reus, Spania

Affiliation Institut de Neurociències, Departament de Psiquiatria i Medicina Legal, Universitat Autònoma de Barcelona, Barcelona, Spain

Afilieri Departament de Bioquímica i Biotecnologia, Nutrigenomics Research Group, Universitat Rovira i Virgili, Tarragona, Spania, Unitatea tehnologică de nutriție și sănătate, EURECAT-Centrul tehnologic al Cataluniei, Reus, Spania

Departamentul de Afiliere pentru Biochimie și Biotehnologie, Grupul de Cercetare Nutrigenomică, Universitatea din Rovira și Virgili, Tarragona, Spania

Susana Suárez-García,
Josep M. del Bas,
Antoni Caimari,
Rosa M. Escorihuela,
Lluís Arola,
Manuel Suárez

Cifre

Abstract

Citare: Suárez-García S, del Bas JM, Caimari A, Escorihuela RM, Arola L, Suárez M (2017) Impactul unei diete de cafenea și a antrenamentului fizic zilnic asupra metabolomului seric al șobolanilor. PLOS ONE 12 (2): e0171970. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171970

Editor: Guillermo López Lluch, Universitatea Pablo de Olavide, SPANIA

Primit: 22 septembrie 2016; Admis: 27 ianuarie 2017; Publicat: 13 februarie 2017

Disponibilitatea datelor: Toate datele relevante se află în hârtie și în fișierele sale de informații de suport.

Finanțarea: Sprijinul a fost oferit de Ministerul Spaniol al Economiei și Competitivității PSI 2011-29807-C02/PSIC către Rosa María Escorihuela și de Ministerul Spaniol al Economiei și Competitivității AGL2013-40707-R către Lluís Arola.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Sindromul metabolic (MetS) este o combinație de tulburări metabolice, inclusiv rezistența la insulină, dislipidemie, obezitate și hipertensiune, care devine din ce în ce mai răspândită în societatea noastră datorită stilului de viață sedentar și a tiparelor dietetice [1-3]. Având în vedere că această tulburare poate duce la boli cardiovasculare [4] și diabet de tip II [5], se depun eforturi mari pentru a preveni dezvoltarea acesteia. S-a demonstrat că activitatea fizică oferă efecte benefice, inclusiv pierderea în greutate, modificări ale procentului de grăsime corporală și îmbunătățiri ale tensiunii arteriale, profilului lipoproteinelor, nivelului colesterolului și sensibilității la insulină [6-8]. În special la adolescenți, înlocuirea obiceiurilor sedentare, cum ar fi vizionarea la televizor timp de multe ore cu activitate fizică crescută, este principala strategie pentru prevenirea și tratamentul obezității [9].

Unii cercetători au încercat să identifice profiluri distincte de metaboliți asociați cu obezitatea la adulți [14] și tineri [15]. Toate aceste studii indică importanța descoperirii biomarkerilor pentru diagnosticul precoce, tratamentul și evaluarea bolilor legate de stilul de viață. Studii recente au aplicat metabolomică cuprinzătoare pentru a descoperi perturbațiile metabolitului la șobolanii hrăniți cu CAF [12,16] și la rozătoarele instruite [17,18]; cu toate acestea, influența combinată a CAF și a activității fizice zilnice asupra metabolomului circulant nu a fost încă investigată.

Obiectivele acestui studiu au fost (1) identificarea noilor metaboliți circulanți influențați de aportul cronic de CAF la șobolani, (2) identificarea modificărilor ulterioare ale metabolomului care ne pot ajuta să înțelegem mecanismele prin care antrenamentul periodic își exercită efectele benefice (sau dăunătoare) la animalele tinere, (3) pentru a examina dacă există diferențe între efectele exercițiilor de intensitate scăzută și înaltă și (4) pentru a verifica dacă aceste procese biochimice diferă între animalele cu și fără MetS.

Scopul nostru a fost realizat folosind cromatografia lichidă cuplată cu spectrometria de masă (LC-MS/MS), o tehnică puternică foarte potrivită pentru studiile de metabolomică care permite identificarea alterărilor moleculare în rândul grupurilor experimentale. Utilizarea metabolomicii comparative neintenționate permite identificarea biomarkerilor potențiali și a semnăturilor metabolice caracteristice care pot fi predictive pentru starea de sănătate a animalelor.

Material si metode

Produse chimice

Acetonitrilul (Merck, Darmstadt, Germania), acidul acetic glacial (Panreac, Barcelona, Spania), metanolul și acidul formic (Scharlab S.L., Barcelona, Spania) au fost de calitate analitică de înaltă performanță pentru cromatografie lichidă (HPLC). Apa ultra-pură a fost obținută utilizând un sistem Milli-Q avantaj A10 (Madrid, Spania). Pentru spectrometria de masă, paracetamolul și pirocatecholul (Fluka/Sigma-Aldrich, Madrid, Spania) au fost utilizate ca standarde interne în modul de ionizare electrospray pozitiv (+ ESI) și respectiv negativ (-ESI). Ambele au fost dizolvate în metanol la 1 mg/ml și depozitate la -20 ° C.

Animale, diete și sesiuni de antrenament

Șobolanii Sprague-Dawley femele cu greutatea de 62 ± 2 g au fost înțărcați la vârsta de 21-23 de zile și au adăpostit 2 pe cușcă la 22 ° C cu o perioadă de lumină/întuneric de 12 ore. Animalele femele au fost selectate deoarece tolerează intensități mai mari de exercițiu forțat în comparație cu masculii și sunt mai active în rularea voluntară a roții [19,20]. Animalele au fost distribuite aleatoriu în 6 grupuri (n = 9-12) în funcție de dietă (ST sau CAF) și intensitatea intervenției de bandă de alergare primită pe parcursul a 8 săptămâni: control-ST (CON-ST), bandă de alergare-intensitate scăzută- ST (TML-ST), bandă de alergare-intensitate mare-ST (TMH-ST), control-CAF (CON-CAF), bandă de alergare-intensitate mică-CAF (TML-CAF) sau bandă de alergare-intensitate mare-CAF (TMH-CAF ))).

CAF a inclus următoarele componente (cantitate pe șobolan/zi): ST (6-10 g), slănină (8-12 g), biscuiți cu pateu (12-15 g) sau cremă de brânză (10-12 g), dulce rulou (8-10 g), morcov (6-9 g) și lapte cu zahăr (220 g/L; 50 mL). ST a avut o defalcare calorică de 24% proteine, 18% grăsimi și 58% carbohidrați, în timp ce CAF avea 10% proteine, 41% grăsimi și 49% carbohidrați [21]. Animalele au consumat apă de la robinet și dietă ad libitum pe tot parcursul experimentului, iar CAF a fost reînnoit zilnic.