Metabolismul lipidic al mușchilor scheletici cu obezitate American Journal of Physiology-Endocrinology and

Departamentele de Fiziologie,

Știința exercițiilor și sportului, Laboratorul de performanță umană,

Departamentele de Fiziologie,

Știința exercițiilor și sportului, Laboratorul de performanță umană,

Anatomie și biologie celulară și

Chirurgie, Școala de Medicină Brody, Universitatea din Carolina de Est, Greenville, Carolina de Nord 27858; și

Chirurgie, Școala de Medicină Brody, Universitatea Carolina de Est, Greenville, Carolina de Nord 27858; și

Departamentul de Medicină Internă, Școala de Medicină a Universității Yale, New Haven, Connecticut 06510

Departamentele de Fiziologie,

Știința exercițiilor și sportului, Laboratorul de performanță umană,

Abstract

prevalența supraponderalității/obezității și a rezistenței la insulină este în continuă creștere și este asociată cu un risc crescut de dezvoltare a diabetului zaharat non-insulino-dependent (NIDDM), a hipertensiunii și a bolilor cardiovasculare (5, 11,24). Mecanismele celulare responsabile de rezistența la insulină cu supraponderalitate și obezitate nu sunt încă clare. Datele au arătat că triacilglicerolii intramio-celulari (IMTG) cresc cu obezitatea și NIDDM (14, 19, 21). În plus, acumularea IMTG este asociată cu rezistența la insulină a mușchilor scheletici (3, 13, 15,19, 23, 28, 29, 31, 36, 39). Cu toate acestea, se crede că acumularea de IMTG nu este cauza directă a dezvoltării rezistenței la insulină, ci că IMTG este un marker inert pentru prezența altor intermediari lipidici (diacilglicerol, acil-CoA gras sau ceramidă etc.) ., care au fost direct legate de defecte ale semnalizării insulinei (8, 17, 25, 32, 37).

Subiecte umane

Douăzeci și patru de femei au participat la această investigație, care a constat din opt greutate normală [vârsta de 45,1 ± 3,1 ani; indicele de masă corporală (IMC) 23,8 ± 0,58 kg/m 2], opt supraponderali/obezi (vârsta 44,0 ± 2,8 ani; IMC 30,2 ± 0,81 kg/m 2) și opt extrem de obezi (vârsta 37,9 ± 3,3 ani; IMC 53,8 ± 3,5 kg/m 2) pacienți supuși unei intervenții chirurgicale abdominale, în principal bypass gastric și histerectomie abdominală totală. Participanții la cercetare au fost clasificați în grupurile lor respective pe baza IMC și a clasificărilor supraponderale și obezității stabilite de Institutele Naționale de Sănătate (26). Criteriile de includere a IMC pentru subiecții cu greutate normală, supraponderală/obeză și extrem de obeză au fost ≤24,9, 25,0-34,9 și, respectiv, 40 kg/m 2. Protocolul experimental a fost aprobat de către Comitetul de politici și revizuiri al Universității din Carolina de Est din cercetarea umană și s-a obținut consimțământul informat de la toți pacienții. Niciunul dintre subiecți nu a avut boli sau a luat medicamente despre care se știe că modifică metabolismul carbohidraților sau lipidelor. Toți subiecții au menținut o masă corporală constantă în timpul anului anterior intervenției chirurgicale. După un post peste noapte (12-18 ore), anestezia generală a fost inițiată cu un barbituric cu acțiune scurtă și menținută cu fentanil și un amestec oxid de azot-oxigen.

Incubarea benzii musculare

Imediat după îndepărtarea chirurgicală, proba de mușchi rectus abdominus a fost plasată într-un recipient sigilat cu tampon Krebs-Henseleit răcit cu gheață pentru transport la laborator. Benzile musculare au fost incubate într-un sistem de incubare modificat, așa cum s-a descris anterior (7). Pe scurt, benzile musculare cu greutatea de ± 25 mg au fost tachinate din proba de biopsie și fixate în cleme de lucită pentru a menține lungimea și tensiunea musculară constantă în repaus pe tot parcursul preparatului. Fâșiile musculare tăiate au fost plasate imediat în 3,0 ml de tampon Krebs-Henseleit încălzit (30 ° C) gazat cu 95% O2-5% CO2 (pH = 7,4) și conținând 4% albumină serică bovină (fără acizi grași, Sigma Chemical, St. Louis, MO), 5 mM glucoză (Sigma Chemical) și 1 mM palmitat (Sigma Chemical). Acidul palmitic a fost dizolvat în etanol și s-a adăugat un volum mic (0,8% din volumul total al tamponului) la tamponul de incubație pentru a atinge concentrația finală dorită de palmitat.

După o perioadă de preincubare de 30 de minute, probele de mușchi au fost incubate timp de 1 oră la 30 ° C în același mediu de incubare specificat anterior, cu adăugarea a 0,75 μCi de [1-14 C] palmitat (New England Nuclear, Boston, MA) . Aceasta a permis monitorizarea oxidării exogene a palmitatului și încorporarea palmitatului în bazine de lipide endogene. Într-un efort de a elimina contaminarea analizelor bazinelor lipidice endogene, toate lipidele extramicelulare vizibile au fost tachinate cu atenție de pe benzile musculare.

Oxidarea și încorporarea palmitatului în lipidele musculare

Oxidare.

Oxidarea totală a palmitatului a fost determinată prin măsurarea și însumarea producției de 14 CO2 și a metaboliților solubili în apă etichetați cu 14 C. Măsurarea metaboliților solubili în 14 C-apă a reprezentat orice etichetă de 14 C care nu a dus la 14 CO2 datorită schimbului izotopic în ciclul acidului tricarboxilic.

14 CO2 gazos produs din oxidarea palmitatului [1-14C] în timpul incubației a fost măsurat prin transferarea a 1,0 ml de mediu de incubare într-un flacon de scintilație de sticlă de 20 ml conținând 1,0 ml H2SO4 1 M și o microcentrifugă Fisher de 0,5 ml tub care conține 400 μl de hidroxid de benzetoniu. 14 CO2 eliberat a fost prins în hidroxidul de benzetoniu timp de 60 de minute, iar tubul de microcentrifugă care conține 14 CO2 prins a fost plasat într-o fiolă de scintilație și numărat. 14 metaboliți solubili în apă C au fost măsurați prin prelevarea a 0,5 ml de fază apoasă a extracției lipidelor (explicat înExtragerea lipidelor musculare), care a fost plasat într-un flacon de scintilație și numărat.

Extragerea lipidelor musculare.

Analize roșu-ulei

Datorită tiparului de încorporare a palmitatului [14 C] în IMTG și IMLC, a fost efectuat un experiment suplimentar pentru a examina IMLC total (TLC) într-un mușchi locomotiv într-un set separat de subiecți de sex feminin. Analiza Oil-Red-O (30) a fost efectuată pe probe de biopsie vastus lateralis din greutate normală = 6, IMC 22,1 ± 0,8 kg/m 2), supraponderal/suspendat = 6, IMC 32,9 ± 0,8 kg/m 2) și extrem de obez = 7, IMC 42,8 ± 0,9 kg/m 2) femele.

Probele de mușchi au fost obținute prin biopsierea mușchiului vastus lateralis cu un ac Bergstrom și o seringă de aspirație, cu subiecți sub anestezie locală. Probele de biopsie au fost fracționate și preparate pentru microscopie în câmp luminos și analize de ulei roșu-O. Pe scurt, probele de mușchi au fost fixate în Formalin tamponat 10% timp de 24 de ore, urmată de o incubație de 24 de ore în zaharoză 30%. Probele au fost montate într-un compus cu temperatură optimă de tăiere (OCT) · amestec de gumă tragacant și congelate în izopentan răcit pe lichid N2. Probele de mușchi au fost secționate în felii longitudinale de 10 μm și plasate într-o soluție de alcool izopropilic 60% timp de 1 s, urmată de o incubare de 1 oră în colorant Oil Red-O. Probele au fost apoi clătite scurt (1-3 s) cu 60% alcool izopropilic și spălate timp de 3 minute sub apă curentă de la robinet. S-a efectuat o contrapătare în hematoxilina lui Harris timp de 5 minute, care a fost urmată de o spălare de 3 minute sub apă curentă de la robinet, o spălare de 3 minute cu clorură de litiu și o spălare suplimentară de 5 minute cu apă de la robinet.