хипергликемията

  • абстрактно
  • Въведение
  • резултатът
  • Ефект на таурина върху метаболизма на глюкозата при плъхове OLETF с дългосрочен диабет
  • Ефекти на таурина върху бета клетъчната функция и инсулиновата резистентност
  • Ефекти на таурина върху тъканните цели на секрецията и действието на инсулина
  • Ефекти на таурина върху серумния липиден профил и нивата на адипокин
  • Ефектът на таурина върху съдови усложнения при диабет
  • дискусия
  • методи
  • Животни и експериментален дизайн
  • Тест за орален глюкозен толеранс
  • Тест за инсулинова толерантност
  • Лабораторен анализ на кръвни проби
  • хистопатология
  • Статистически анализ
  • Допълнителна информация
  • PDF файлове
  • Допълнителна информация
  • Терминологичен речник

абстрактно

Диабет тип 2 (T2DM) е метаболитно заболяване, характеризиращо се с хронична хипергликемия и дислипидемия, които са свързани с широк спектър от усложнения като ретинопатия, нефропатия, невропатия и сърдечно-съдови аномалии (Hoogwerf et al., 2006). Въпреки че точните механизми, които допринасят за диабетните усложнения, остават неясни, наскоро се предполага, че има дисбаланс между токсичните метаболити (напр. Крайни продукти за гликиране, активиране на протеин киназа С), оксидативен стрес и защитни ендогенни фактори (напр. Инсулин, съдови съдове). . ендотелен растежен фактор, тромбоцитни растежни фактори и адипонектин) могат да играят роля при диабетните усложнения (Jeong and King, 2011).

При T2DM хипергликемията се дължи на инсулинова резистентност на периферните тъкани и относителна инсулинова недостатъчност (Shulman, 2000). Междувременно хроничната инсулинова резистентност увеличава нивата на циркулиращите неестерифицирани („свободни“) мастни киселини (NEFA), които са липотоксични за бета клетките. Влошаващите се ефекти на NEFA върху стимулираната от глюкоза секреция на инсулин (GSIS) и инсулиновата чувствителност са демонстрирани при пациенти с диабет, особено при индивиди със затлъстяване с предразположение към T2DM (Leung et al., 2004). Индуцирана с липиди инсулинова резистентност и бета-клетъчна дисфункция могат да се обяснят с няколко механизма, включително повишен синтез на липидни метаболити (керамиди и диацилглицериди) (Itani et al., 2002; Holland et al., 2007), хронично възпаление (Hotamisligil, 2006) ., Стресов ендоплазмен ретикулум (ER) (Ozcan et al., 2004) и оксидативен стрес (Evans et al., 2002). В допълнение, повишените нива на свободни мастни киселини, триглицериди (TG) и липопротеинов холестерол с ниска плътност (LDL-C) и намалени нива на липопротеинов холестерол с висока плътност (HDL-C) са атерогенни при пациенти с T2DM.

В това проучване установихме дали тауринът има благоприятен ефект върху метаболизма на глюкозата, метаболизма на липидите и диабетните усложнения при дългосрочни диабетни плъхове OLETF. Подобна констатация предполага, че добавянето на таурин може да бъде от полза за здравето на лекуваните в момента пациенти с диабет и дори може да помогне за предотвратяване на усложненията на T2DM.

резултатът

Ефект на таурина върху метаболизма на глюкозата при плъхове OLETF с дългосрочен диабет

За да се провери дали тауринът подобрява метаболизма на глюкозата и намалява инсулиновата резистентност при плъхове OLETF, страдащи от диабет повече от 30 седмици, диетата на плъховете OLETF е допълнена с таурин (2%) в продължение на 12 седмици, започвайки от 50-седмична възраст. През този период кръвта се взема ежеседмично от опашната вена и нивата на глюкоза в плазмата се измерват след бързо гладуване през цялата нощ. Плазмената глюкоза беше значително намалена в тауриновата (тауринова) група в сравнение с недопълнената (контролна) група, въпреки че в някои моменти от време нямаше разлика между тауриновата и контролната групи (Фигура 1А). Особено на 60-седмична възраст, нивото на глюкозата е> 300 mg/dl в контролната група и приблизително 200 mg/dl в тауриновата група. В опит да обясним разликата в нивата на глюкозата, ние също измерихме приема на храна и телесното тегло. Приемът на храна обаче не се различава значително между двете групи (Фигура 1Б). Телесното тегло също не се различава значително (данните не са показани). Тези открития косвено предполагат, че намаленото ниво на глюкоза в кръвта в групата на таурина е резултат от физиологичните ефекти само на таурина, а не от намаляване на теглото или намаляване на приема на храна.

Ефект на добавките с таурин върху метаболизма на глюкозата при плъхове OLETF с дългосрочен диабет. Диета, допълнена с таурин (2%), е хранена с плъхове OLETF в продължение на 12 седмици, започвайки от 50-седмична възраст. (А) Нива на кръвната захар през 12-седмичния допълнителен период. (Б) Сравнение на приема на храна между таурин и контролни групи. Данните са изразени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност (SEM). Разликите между групите бяха сравнени с помощта на теста Mann-Whitney U. Разликите се считат за статистически значими за P * P ** P

Ефекти от добавянето на таурин върху орални тестове за толерантност към глюкоза (OGTT) и гликиран хемоглобин (HbA1c) при плъхове OLETF. (A) OGTTs са извършени 0, 6 и 12 седмици след началото на тауриновата диета. (B) HbA1c нива. Данните са изразени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност (SEM). Разликите между групите бяха сравнени с помощта на U-теста на Mann-Whitney. Разликите се считат за статистически значими за P * P

Ефекти от добавянето на таурин върху инсулиновата резистентност (HOMA-IR) и бета-клетъчната функция (HOMA-P) при плъхове OLETF. (А) Нива на глюкоза и инсулин 0, 6 и 12 седмици след началото на диетата, допълнена с таурин. (Б) Сравнение на HOMA-IR и HOMA-P между таурин и контролни групи. (C) Сравнение на инсулиновия толерантен тест (ITT) между двете групи. Разликите между групите бяха сравнени с помощта на U-теста на Mann-Whitney. Разликите се считат за статистически значими за P * P

Ефекти от добавянето на таурин върху целите за секреция на инсулин и ефект върху плъховете OLETF. (А) Панкреатичната тъкан се оцветява с H&E (горен панел) и анти-инсулиново антитяло (долен панел) (увеличение: H&E оцветяване, 40x; имунооцветяване, 10x). (B) Мастните, чернодробните и мускулните тъкани се оцветяват с H&E след 12 седмици адхезия към тауринова диета (H&E оцветяване, 100-кратно увеличение).

Изображение в пълен размер

Инсулиновата резистентност в черния дроб, мускулите и мастните тъкани също се характеризира при T2DM. Грубите морфологични промени в мастните, чернодробните и мускулните тъкани бяха оценени хистопатологично (Фигура 4В). В тези тъкани не са наблюдавани специфични разлики между тъканите в таурина и контролната група. Чернодробната тъкан показва нормална архитектура с леко увеличена портална област и с перипортална и перисинусоидна фиброза в сравнение с контролната група LETO. Не се наблюдава промяна на мазнините и ядрена вакуолация.

Ефекти на таурина върху серумния липиден профил и нивата на адипокин

За да се проучи дали диетата с добавка на таурин ще подобри липидния метаболизъм при диабетични плъхове, нивата на TG, TC, HDL-C и LDL-C на гладно са анализирани по време на жертвата (след като плъховете са били хранени с тауринова диета за 12 седмици). Серумните нива на TG, TC, HDL-C и LDL-C са значително намалени в тауриновата група в сравнение с контролната група (Фигура 5А). Освен това адипокините като адипонектин и лептин са важни фактори, влияещи върху метаболизма на глюкозата и липидите. Следователно, ние също изследвахме дали добавките с таурин биха повлияли на серумния адипонектин или серумния лептин при диабетични плъхове OLETF (Фигура 5В). Добавянето на таурин не повлиява серумния адипонектин; обаче серумният лептин е значително намален при OLETF плъхове в групата с таурин в сравнение с контролната група.

Ефекти от добавянето на таурин върху серумните нива на липидите и серумните адипокини при плъхове OLETF. (А) Нива на триглицериди (TG), холестерол, липопротеинов холестерол с висока плътност (HDL-C) и липопротеинов холестерол с ниска плътност (LDL-C). (Б) Серумни нива на адипонектин и лептин при плъхове OLETF след 12 седмици спазване на тауринова диета. Разликите между групите бяха сравнени с помощта на теста Mann-Whitney U. Разликите се считат за статистически значими за P * P ** P

Ефекти от добавянето на таурин върху различни тъкани, които са били неблагоприятно засегнати от диабет. Сърдечните, аортните и бъбречните тъкани бяха оцветени за H&E и степента на увреждане на тъканите беше сравнена между LETO и OLETF плъхове след 12 седмици адхезия на тауринова диета (H&E оцветяване; увеличение: 200x за бъбреци, 100x за сърце и аорта) . ).

Изображение в пълен размер

дискусия

В това проучване 12 седмици на добавяне на таурин значително подобряват чувствителността към инсулин и намаляват нивата на серумна глюкоза и серумни липиди при диабетични плъхове OLETF, които са били на възраст 50 седмици в началото на добавянето. Намаляването на нивата на серумна глюкоза и липиди, индуцирано от таурин, не облекчава диабетните усложнения, вече причинени от хипергликемия, продължили поне 30 седмици. Тези резултати показват, че въпреки че добавянето на таурин е успяло да облекчи хипергликемията и дислипидемията, е било твърде късно да се обърне диабетната нефропатия. В допълнение, 12 седмици на добавяне на таурин не бяха достатъчни за забавяне на прогресията на усложненията. Повечето проучвания за ефектите на таурина върху диабета са проведени при индуцирани от стрептозотоцин животински модели тип 1 или в ранните етапи на T2DM животински модели. Резултатите от това проучване показват, че добавянето на таурин може да бъде важна полза за здравето на пациентите с диабет.

За по-нататъшно изясняване на физиологичните механизми, чрез които тауринът упражнява терапевтичния си ефект върху нивата на глюкоза и липиди, ние изследвахме серумните нива на адипонектин и лептин при диабетични плъхове, тъй като адипокините участват в енергийната хомеостаза и регулирането на метаболизма на глюкозата и липидите, имунитета, невроендокринната функция и сърдечно-съдовата функция. Техните физиологични функции са добре описани в предишен доклад (Gulcelik et al., 2009). По-специално се смята, че адипонектинът има сенсибилизиращ инсулин, противовъзпалителен и антиатерогенен ефект. Действието на адипонектин за потискане на глюконеогенезата и увеличаване на окисляването на липидите е свързано с активиране на аденозин монофосфат-активирана протеин киназа (AMPK) и инхибиране на ацетил-КоА карбоксилазата (ACC) в черния дроб и мускулите (Yamauchi et al., 2002) Адипонектинът увеличава изгарянето на мастни киселини и консумацията на енергия (и намалява съдържанието на триглицериди в тъканта) в мускулите и черния дроб. Чрез тези механизми адипонектинът допринася за подобрена индуцирана от инсулина трансдукция на сигнала и по този начин за подобрена инсулинова чувствителност (Yamauchi et al., 2001).

Лептинът е хормон, получен от мазнини, участващ в метаболизма на апетита и енергията. Доказано е също, че лептинът е свързан с инсулинова резистентност и възпалителни фактори. В T2DM се казва, че инсулиновата резистентност е свързана с повишени нива на лептин, независимо от теглото на телесните мазнини (Segal et al., 1996). Нивата на адипонектин не се променят в това проучване; обаче нивата на лептин са значително намалени в групата на таурина. Следователно, намаляването на серумните нива на липидите и глюкозата не е свързано с промяна в нивата на адипонектин. Предполагаме, че намаляването на лептина може да допринесе за подобряване на чувствителността към инсулин в тауриновата група. В много случаи лептинът беше значително намален след загуба на тегло (Masquio et al., 2012). В това проучване обаче телесното тегло и теглото на епидидималните мазнини не се различават значително между таурина и контролните групи. Това проучване е първото, което оценява ефекта на таурина върху нивата на лептин и ще са необходими допълнителни проучвания за изясняване на възможния ефект на таурина върху сигнала за лептин в мастната тъкан.

За да обясним механизмите, чрез които нивата на серумните липиди са намалени в тауриновата група, ние изследвахме генната експресия на AMPK, ACC, стеароил-КоА десатураза 1, хидроксиметилглутарил КоА редуктаза и синтаза на мастни киселини, всички които участват в липогенезата. в чернодробна тъкан чрез RT-PCR и Western blotting (данните не са показани) (Kim et al., 2009). Не наблюдавахме последователни и значителни промени в индуцираната от таурин генна експресия. Nakaya и сътр. показват подобни данни (Nakaya et al., 2000). След лечение с таурин, те показват по-ниски нива на холестерол и триглицериди, но не LDL-C или HDL-C нива. Те предполагат, че тауринът увеличава секрецията на холестерол до жлъчна киселина. Murakami et al. те също така показват понижен таурин холестерол чрез увеличаване на активността на холестерол 7-алфа монооксигеназа, ограничаващ скоростта ензим в синтеза на жлъчна киселина и стимулиращ производството на жлъчна киселина (Murakami et al., 1996). Следователно тауринът може да намали катаболизма на холестерола, а не синтеза на холестерол. Прилагането на таурин предотвратява затлъстяването на черния дроб поради увреждане на зависимите от Kupffer клетки (Bruns et al., 2011) и намалена чернодробна стеатоза при плъхове (Chen et al., 2009).

В това проучване тауринът подобрява хипергликемията и дислипидемията чрез подобряване на инсулиновата резистентност и намаляване на секрецията на лептин при плъхове OLETF с дългосрочен диабет. Въпреки че диабетната нефропатия и атеросклерозата не са променени от добавките с таурин при дългогодишни диабетни животни, тауринът може да даде метаболитно благоприятно въздействие върху пациентите си с диабет. Необходими са допълнителни проучвания, за да се определи дали лечението с таурин има същите положителни ефекти върху диабета при хората, както е показано в този модел на животни.

методи

Животни и експериментален дизайн

Тест за орален глюкозен толеранс

Плъховете са подложени на орален тест за глюкозен толеранс (OGTT) след гладуване през нощта. На плъховете се дава глюкозен разтвор (2,0 g/kg, перорално). За измерване на глюкоза и инсулин се вземат кръвни проби от опашната вена 0 минути (непосредствено преди перорално приложение на глюкоза) и 30, 60 и 120 минути след пълнене на глюкоза.

Тест за инсулинова толерантност

Тестът за толерантност към инсулин се извършва след гладуване през нощта. След измерване на глюкозата на гладно с глюкомер, интраперитонеално се инжектира човешки редовен инсулин (0,1 U/kg, Lilly). Кръвната глюкоза беше измерена 0, 3, 6, 9, 12, 15, 30 минути след ip инжектиране на нормален инсулин. Константата на скоростта за ITT (KITT) беше изчислена по формулата KITT (%/min) = 0.693/t 1/2 × 100, където t 1/2 беше изчислена от наклона на концентрацията на глюкоза между 3 и 15 минути след инсулин инжекция.

Лабораторен анализ на кръвни проби

Оценката на модела на хомеостазата се използва за оценка на базалната бета клетъчна функция (HOMA-P) и инсулиновата резистентност (HOMA-IR). Следните уравнения бяха използвани за изчисляване на бета клетъчната функция и инсулиновата резистентност: HOMA-β = 20 × плазмен инсулин на гладно (µU/ml)/[плазмена глюкоза на гладно (mmol/L) -3,5], HOMA-IR = [плазмен гладно на гладно инсулин (uU/ml) × плазмена глюкоза на гладно (mmol/L)]/22, 5.

хистопатология

От всеки плъх са получени мастна, сърдечна, чернодробна, панкреасна, мускулна, аортна и бъбречна тъкан. Хистологично се изследват тъкани от всяка група плъхове. Тъканите бяха фиксирани с 10% буфериран формалин и вградените в парафин участъци бяха оцветени с хематоксилин и еозин (H&E). Инсулин, периодат-Шиф киселина, петенамин сребро и трихром на Masson също са завършени за ясна визуализация на бета-клетките на панкреаса, кръвоносните съдове и колагена.

Статистически анализ

Експерименталните данни се изразяват като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност (SEM). Разликите между групите бяха сравнени с помощта на теста на Ман-Уитни. Prism v. Софтуерът е използван за статистически анализ и графики. 4 (софтуер Graphpad, Сан Диего, Калифорния). Разликите се считат за статистически значими за P ACC

аденозин монофосфат активирана протеин киназа

стимулирана от глюкоза секреция на инсулин

липопротеин с висока плътност холестерол

хематоксилин и еозин

липопротеинов холестерол с ниска плътност

Long-Evans Tokushima Otsuka

Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty

захарен диабет тип 2

Допълнителна информация е приложена към статията на уебсайта за експериментална и молекулярна медицина