Rolurile sistemului vestibular în obezitate și metabolizarea afectată a glucozei la șoarecii hrăniți cu diete bogate în grăsimi

Naoyuki Kawao

1 Departamentul de Fiziologie și Medicină Regenerativă, Universitatea Kindai Facultatea de Medicină, Osakasayama, Japonia

metabolizarea

Yoshimasa Takafuji

1 Departamentul de Fiziologie și Medicină Regenerativă, Universitatea Kindai Facultatea de Medicină, Osakasayama, Japonia

Masayoshi Ishida

1 Departamentul de Fiziologie și Medicină Regenerativă, Universitatea Kindai Facultatea de Medicină, Osakasayama, Japonia

Katsumi Okumoto

2 Institutul de cercetare a științelor vieții, Universitatea Kindai, Osakasayama, Japonia

Hironobu Morita

3 Departamentul de fiziologie, Școala de Medicină a Universității Gifu, Gifu, Japonia

Masafumi Muratani

4 Departamentul de Biologie a Genomului, Facultatea de Medicină, Universitatea din Tsukuba, Tsukuba, Japonia

Hiroshi Kaji

1 Departamentul de Fiziologie și Medicină Regenerativă, Universitatea Kindai Facultatea de Medicină, Osakasayama, Japonia

Date asociate

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

Abstract

Sistemul vestibular controlează echilibrul, postura, tensiunea arterială și tifonul. Cu toate acestea, rolurile sistemului vestibular în metabolismul energetic și al glucozei rămân necunoscute. Am examinat aici rolurile sistemului vestibular în obezitate și în metabolismul glucozei afectat folosind șoareci cu leziuni vestibulare (VL) hrănite cu o dietă bogată în zaharoză/bogată în grăsimi (HSHFD). VL a fost indusă prin intervenție chirurgicală sau arsen. VL a suprimat semnificativ grăsimea corporală îmbunătățită de HSHFD la șoareci. Intoleranța la glucoză a fost îmbunătățită de VL la șoarecii hrăniți cu HSHFD. VL a diminuat nivelul factorilor adipogeni și al adipokinelor pro-inflamatorii crescute de HSHFD în țesutul adipos alb epididimal al șoarecilor. Un β-blocant antagonizat al grăsimii corporale și al intoleranței la glucoză îmbunătățit de HSHFD la șoareci. Rezultatele unei analize de secvențiere a ARN au arătat că HSHFD a indus modificări ale genelor, cum ar fi factorul de creștere asemănător insulinei-2 și proteina acidă fibrilară glială, în nucleii vestibulari ai șoarecilor prin sistemul vestibular. În concluzie, am demonstrat aici că dereglarea sistemului vestibular influențează o stare obeză și alterarea metabolismului glucozei indus de HSHFD la șoareci. Sistemul vestibular poate contribui la reglarea punctelor stabilite în condiții de energie în exces.

Introducere

Accelerația liniară și unghiulară a capului este sesizată de celulele epiteliale vestibulare și apoi transmisă nucleilor vestibulari prin intermediul neuronilor vestibulari. Neuronii nucleilor vestibulari sunt centrul de control al percepției echilibrului, iar sistemul vestibular este conectat la alte tracturi neuronale, cum ar fi tractul vestibulo-oculomotor și vestibulo-spinal, care reglează privirea ochiului prin reflexe vestibulo-oculare și, respectiv, postură. [1,2]. Mai mult, neuronii nucleului vestibular se conectează la sistemul nervos autonom și reglează sistemul cardiovascular ca reflexe vestibulo-autonome [2,3].

În ceea ce privește relațiile dintre sistemul vestibular și organele scheletice, studiile anterioare au relevat că leziunile vestibulare (VL) scad densitatea minerală osoasă (DMO) prin sistemul nervos simpatic la rozătoare [4,5]. Luxa și colab. a raportat că labirintectomia a crescut remodelarea miofibrelor la nivelul mușchiului soleus al șoarecilor [6]. Recent, am dezvăluit că modificările gravitaționale afectează mușchii și osul prin sistemul vestibular la șoareci [7,8]. Colectiv, aceste descoperiri sugerează că sistemul vestibular reglează sistemul musculo-scheletic parțial prin sistemul nervos simpatic. Disfuncțiile sistemului vestibular cauzează clinic amețeli, vertij și instabilitate [9]. Zborul spațial pe termen lung afectează sistemul vestibular la astronauții care experimentează intoleranță ortostatică și instabilitate [3]. Cu toate acestea, rolurile sistemului vestibular în homeostazia metabolică nu au fost încă elucidate în detaliu.

Excesul de energie este stocat în țesutul adipos alb (WAT) sub formă de lipide și provoacă obezitate, un factor de risc pentru diabet [10]. Adipocitele se diferențiază de celulele stem mezenchimale, iar activarea diferențierii adipogene este urmată de niveluri crescute de receptor γ (PPARγ) activat de proliferatorul peroxizomului, aP2, acil-CoA sintetaza cu lanț lung (ACSL) 1 și lipoprotein lipaza (LPL). În obezitate, WAT eliberează adipokine pro-inflamatorii, cum ar fi factorul de necroză tumorală (TNF) -α, inhibitorul activatorului plasminogenului (PAI) -1 și proteina chimiotratantă monocitară (MCP) -1, care afectează metabolismul glucozei datorită inducerii unei -gradați inflamația sistemică [10]. Adiponectina și leptina eliberate din țesutul adipos exercită efecte pleiotrope în metabolismul glucozei [10]. Adiponectina circulantă și leptina produse din WAT sunt legate negativ și pozitiv de masa grasă, respectiv [11,12]. Descoperirile anterioare au arătat că sistemul hipotalamic activat de leptină/melanocortină, scăderea nivelului de adiponectină și hiperinsulinemia sporesc activitatea nervoasă simpatică în obezitate [13-15].

În studiul de față, am examinat influența și mecanismul de acțiune al VL asupra obezității și a metabolismului glucozei afectat, folosind șoareci obezi alimentați cu zaharoză mare/cu conținut ridicat de grăsimi (HSHFD) cu VL indusă de operație și substanțe chimice toxice pentru a clarifica rolul sistemul vestibular în obezitatea indusă de dietă și alterarea metabolismului glucozei.

Materiale și metode

Declarație de etică

Toate experimentele pe animale au fost efectuate în conformitate cu liniile directoare ale Institutelor Naționale de Sănătate și regulile instituționale pentru utilizarea și îngrijirea animalelor de laborator de la Universitatea Kindai. Toate procedurile au fost aprobate de Comitetul experimental pentru bunăstarea animalelor de la Universitatea Kindai (numărul permisului: KAME-27-029). S-au făcut toate eforturile pentru a minimiza suferința. Șoarecii au fost eutanasiați cu exces de izofluran.