Rapamicina afectează efectele benefice induse de HPD asupra homeostaziei glucozei
Geng-Ruei Chang
1 Departamentul de Medicină Veterinară, Universitatea Națională Chung Hsing, Taichung, Taiwan
2 Divizia de control al reziduurilor, Institutul de cercetare a substanțelor chimice agricole și a substanțelor toxice, Consiliul Agriculturii, Taichung, Taiwan
Yi-Shin Chiu
1 Departamentul de Medicină Veterinară, Universitatea Națională Chung Hsing, Taichung, Taiwan
Ying-Ying Wu
1 Departamentul de Medicină Veterinară, Universitatea Națională Chung Hsing, Taichung, Taiwan
Yu-Chi Lin
1 Departamentul de Medicină Veterinară, Universitatea Națională Chung Hsing, Taichung, Taiwan
Po-Hsun Hou
1 Departamentul de Medicină Veterinară, Universitatea Națională Chung Hsing, Taichung, Taiwan
3 Departamentul de Psihiatrie, Spitalul General al Veteranilor din Taichung, Taichung, Taiwan
Frank Chiahung Mao
1 Departamentul de Medicină Veterinară, Universitatea Națională Chung Hsing, Taichung, Taiwan
Date asociate
Tabelul S1 Compoziția dietelor experimentale.
Tabelul S2 Efectele rapamicinei asupra greutății corporale, efectele metabolice, nivelurile serice de leptină, greutatea organelor și scorurile ficatului gras ale șoarecilor slabi tratați timp de 35 de zile cu vehicul sau rapamicină.
Abstract
Context și scop
Rapamicina, care este utilizată clinic pentru tratarea respingerii grefelor, a fost, de asemenea, propusă pentru a avea un efect asupra sindromului metabolic; cu toate acestea, sunt disponibile foarte puține informații despre efectele sale la animale slabe/oameni. Scopul acestui studiu a fost de a caracteriza în continuare efectele utilizării continue a rapamicinei asupra homeostaziei glucozei la șoarecii slabi C57BL6/J.
Abordare experimentală
Șoarecii au fost hrăniți cu o dietă bogată în proteine (HPD) timp de 12 săptămâni pentru a dezvolta un model slab și apoi au fost tratați zilnic cu rapamicină timp de 5 săptămâni în timp ce au rămas pe un HPD. Parametrii metabolici, profilurile endocrine, testele de toleranță la glucoză, indicele de sensibilitate la insulină, expresia transportorului de glucoză GLUT4 și distribuția cromului au fost măsurate in vivo.
Rezultate cheie
Creșterea mai mică în greutate corporală, precum și un aport caloric redus, tampoane de grăsime, scoruri hepatice grase, mărimea adipocitelor și valori ale testului de toleranță la glucoză au fost observate la șoarecii hrăniți cu HPD comparativ cu șoarecii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi sau standard. În ciuda acestor efecte benefice, șoarecii slabi tratați cu rapamicină au prezentat o intoleranță mai mare la glucoză, o sensibilitate redusă la insulină, o expresie GLUT4 musculară mai mică și modificări ale nivelurilor de crom în țesuturi chiar și cu niveluri ridicate de insulină.
Concluzie și implicații
Descoperirile noastre demonstrează că administrarea continuă de rapamicină poate duce la dezvoltarea sindromului diabetului zaharat, deoarece s-a constatat că induce hiperglicemie și intoleranță la glucoză într-un model animal slab.
Tabelele de legături
| Transportatori A | Enzime b |
| GLUT4 | Act (PKB) |
| mTOR | |
| S6K1 |
Aceste tabele listează țintele și liganzii proteine cheie din acest articol, care sunt hyperlinkați la intrările corespunzătoare din http://www.guidetopharmacology.org, portalul comun pentru date din Ghidul IUPHAR/BPS pentru PHARMACOLOGY (Pawson și colab., 2014) și sunt arhivate permanent în Ghidul concis pentru FARMACOLOGIE 2013/14 (a, b Alexander și colab., 2013a, b).
Introducere
Diabetul de tip 2 este o tulburare recunoscută de supraîncărcare a nutrienților care apare la subiecții obezi atunci când eliberarea de insulină de către celulele beta pancreatice care nu funcționează nu reușește să controleze nivelul glicemiei ca răspuns la rezistența la insulină (Kahn și colab., 2006). Restricția energetică, în special cu mai mult de 50% din energie ca proteină, este un tratament alternativ obișnuit și de succes pentru obezitate, care este de obicei eficient în obținerea pierderii în greutate corporală și prevenirea apariției ulterioare a diabetului (St Jeor și colab., 2001). Mai mult, persoanele cu diabet de tip 2 hrănite cu o dietă bogată în proteine (HPD) au scăzut nivelul glicemiei postprandiale și au îmbunătățit controlul global al glucozei (Gannon și colab., 2003). Cu toate acestea, suplimentarea bogată în proteine a fost corelată cu promovarea vindecării rănilor, protecția împotriva șocului, malnutriției, controlului anemiei, dezvoltarea edemului și îmbunătățirea apărării imune după intervenția chirurgicală și leziunile arse (Spence și colab., 1946).
Metode
Tratamentul animalelor și medicamentelor
Șoarecii masculi C57BL/6J la vârsta de 5 săptămâni, obținuți din Resursele de Cercetare în Educație, Centrul Național pentru Animale de Laborator, Taiwan, au fost utilizați în conformitate cu Ghidul pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator, recomandat de guvernul din Taiwan. Protocolul pentru șoareci experimentali a fost, de asemenea, revizuit și aprobat de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor (IACUC) al Universității Naționale Chung Hsing (aprobarea IACUC nr. 98-85). Toate studiile pe animale sunt raportate în conformitate cu liniile directoare ARRIVE pentru raportarea experimentelor care implică animale (Kilkenny și colab., 2010; McGrath și colab., 2010). Un total de 60 de animale au fost utilizate în aceste experimente. Animalele au fost ucise de o supradoză de dioxid de carbon combinat cu anestezic, uretan (1,2 mg kg -1).
Experimentul I
Animalele au fost împărțite în trei grupuri pentru a stabili modelul animal slab: (i) grupul de control: șoarecii au fost hrăniți cu o dietă standard (SD; dieta 5008, 24% dietă îmbogățită în proteine, 49,4% carbohidrați; PMI Nutrition International, Brentwood, MO, STATELE UNITE ALE AMERICII); (ii) grup cu dietă bogată în grăsimi (HFD): șoarecii au fost hrăniți cu HFD (dieta 592Z, 20,4% dietă bogată în proteine și laborator modificat cu 35,5% untură de porc; PMI Nutrition International Inc); (iii) Grup HPD: șoarecii au fost hrăniți cu un grup HPD (dieta 5787, 60,0% dietă îmbogățită în proteine, PMI Nutrition International Inc) (Tabelul de informații de susținere S1). Toate grupurile au fost hrănite ad libitum timp de 12 săptămâni. Șoarecii au fost adăpostiți individual în cuști de rozătoare din plastic standard în încăperi de animale cu temperatură controlată (22 ± 1 ° C), umiditate (55 ± 5%) și un ciclu de lumină - întuneric de 12:12 h. Greutatea corporală a tuturor șoarecilor a fost măsurată timp de 12 săptămâni și apoi analizată.
Experimentul II
Șoarecii masculi C57BL/6J de cinci săptămâni au fost hrăniți cu HPD timp de 12 săptămâni pentru a dezvolta un animal slab cu niveluri normale de glucoză, în urma investigației noastre preliminare descrise în experimentul I. Șoarecii au fost apoi împărțiți în mod aleatoriu în două grupuri la vârsta de 17 săptămâni. Un grup de șoareci a fost injectat cu i.p. rapamicină (2 mg · kg -1 greutate corporală) o dată pe zi timp de 35 de zile (șoareci tratați cu rapamicină alimentați cu HPD; HPDR). Al doilea grup de șoareci, controlul HPD, a primit un volum corespunzător de vehicul (PEG400/8% etanol steril urmat de un volum egal de 10% Tween 80 steril) (Eshleman și colab., 2001; Chang și colab., 2009a). Această doză de rapamicină la șoareci este echivalentă cu o doză de 0,17 mg · kg -1 -1 zi -1 la om atunci când este normalizată la suprafața corpului (Chodera și Feller, 1978; Chang și colab., 2009b) pentru a imita o concentrație terapeutică tipică în studii clinice la om (Saunders și colab., 2001).
Măsurarea greutății corporale, a aportului alimentar/caloric și a concentrației hormonale
Greutatea corporală și aportul alimentar al șoarecilor au fost înregistrate și măsurate săptămânal. Pentru a estima consumul de alimente, aportul de alimente a fost evaluat prin cântărirea alimentelor din fiecare distribuitor de cuști, inclusiv alimentele care au fost vărsate pe podeaua cuștii. În plus, la sfârșitul perioadei de studiu, animalele au fost anesteziate și s-au recoltat diferite țesuturi, precum și ser, pentru analize ulterioare. Concentrațiile serice de leptină și insulină au fost măsurate prin utilizarea kitului de leptină elisa de șoarece și a kitului de insulină elină de șobolan (# 90030 și # INSKR020; Crystal Chem Inc, Downers Grove, IL, SUA).