ОРИГІНАЛЬНА СТАТТЯ

перед

Чутливість до інсуліну у вівцематок перед пубертатом при нормальному вигодовуванні та з обмеженням їжі #

Чутливість до інсуліну у вівцематок, що ростуть перед пубертатом, з нормальним та обмеженим харчуванням

S E Recabarren 1 *, A Lobos, P Muñoz 1, M Calvillán 1, J Parilo 1

1 Лабораторія фізіології тварин та ендокринології, факультет ветеринарної медицини, Університет де Консепсьон, Чілан, Чилі.

Ключові слова: чутливість до інсулінової чутливості овець.

Ключові слова: інсулінорезистентність, чутливість до інсуліну, ендовенозний тест на толерантність до глюкози, вівцематки, статеве дозрівання.

ВСТУП

Кожен живий організм потребує енергії для життєдіяльності. Важливу частину добового споживання енергії займає метаболізм і виробництво тепла. У базальних умовах, коли немає зайвих потреб (ріст, вагітність чи лактація), енергетичний баланс відповідає балансу між вкладеними та витраченими. Якщо внесок зменшується по відношенню до мінімальних щоденних витрат, утворений дисбаланс змушує тварину отримувати енергію з накопичувальних джерел, що складаються з жирів і білків. Враховуючи, що серед життєво важливих функцій, які вимагають найбільше енергії, відтворення постає однією з найважливіших, на нього негайно впливає енергетичний дисбаланс. Цей взаємозв'язок особливо важливий під час допубертатного розвитку, з ефектами, вже продемонстрованими на осі статевих залоз: зниження секреції GnRH/LH та затримка статевого дозрівання.

Тривале голодування - це екстремальна ситуація, експериментальну інформацію про метаболічну поведінку якої не можна екстраполювати на періоди низького споживання їжі, з якими зростаюча самка може впоратися і яка впливає на репродуктивну вісь.

Отже, дана робота спрямована на визначення впливу обмеження їжі на периферичну чутливість до інсуліну, кількісно виміряну за допомогою внутрішньовенного тесту на толерантність до глюкози (TTGEV) у вівцематок перед пубертатом після шести тижнів обмеження їжі.

МАТЕРІАЛ І МЕТОДИ

Загальне поводження з тваринами. Було використано 10 вівцематок Саффолк Даун, народжених у серпні, з підрозділу з виробництва овець на агрономічному факультеті Університету Консепсьон. Самки відлучали у віці 3 місяців та годували природними луками з додаванням гранульованих кормів (Новіліна, Чемпіон). У віці 20 тижнів вівцематок випадковим чином розділили на дві групи: одну контрольну та іншу експериментальну. Вівцематок контрольної групи (n = 5, 23,6 ± 1,1 кг живої маси) годували ad libitum, в той час як вівцематок в експериментальній групі (n = 5, 23,2 ± 0,5 кг живої маси) обмежували споживання корму, годуючи їх щоденною кількістю гранульованих кормів, що еквівалентно приблизно 2% маси тіла. Ця процедура тривала протягом 6 тижнів до 26-тижневого віку.

За сорок вісім годин до початку ТТГЕВ овець перевели в експериментальну кімнату для катетеризації яремної вени за методом, описаним Recabarren et al (1995). Катетер (Arrow, 18 г), підключений до триходового клапана, використовувався для вливання глюкози та для збору зразків крові. Катетери підтримували гепаринізованою сироваткою (500 МО/мл), щоб уникнути утворення згустків. Проби зразків крові були взяті протягом попередньої доби, щоб зменшити ризик стресу. Надлишок їжі видаляли о 20 годині за день до тесту, щоб забезпечити 12-годинне голодування перед експериментами.

Ендовенозний тест на толерантність до глюкози. Внутрішньовенний тест на толерантність до глюкози складався з інфузії стерильного 50% розчину глюкози у дозі 300 мг/кг маси тіла протягом 2 хвилин. Зразки крові відбирали за 15 та 10 хвилин до інфузії та через 0, 3, 5, 7, 10, 13, 15, 20, 23, 25, 27 та 30 хвилин після початку інфузії для вимірювання інсуліну та глюкози в крові . Зразки, отримані до і під час 0, використовувались для розрахунку концентрації базальної глюкози та інсуліну в плазмі. Зразки крові отримували в гепаринізованих скляних пробірках для вимірювання інсуліну та в гепаринізованих та фторованих скляних пробірках для вимірювання глюкози, що зберігаються на льоду. Потім пробірки центрифугували при 1000 g протягом 15 хв при 4 ° C, а плазму витримували замороженою при -20 ° C до визначення інсуліну та глюкози в плазмі.

Вимірювання глюкози та інсуліну. Концентрації інсуліну в плазмі крові визначали за допомогою RIA за допомогою комерційних наборів (Insulin Cout-a-Count, DPC, США), перевірених у лабораторії для овець. Кількісно визначали радіоактивність на гамма-спектрометрі LKB RIA GAMMA 1271 (Wallac Oy, Фінляндія). Мінімальний рівень виявленості, визначений як 90% контрольного буфера, становив 3 мкМЕ/мл, з коефіцієнтом варіації коефіцієнта внутрішньо-аналізу та між аналізами 5 та 8% відповідно в діапазоні від 5 до 300 мкМЕ.

Глюкозу вимірювали за допомогою комерційних наборів (Wiener Lab, Чилі) методом глюкозооксидази з вимірюванням поглинання при 505 нм у спектрофотометрі Spectronic 21D (Milton Roy, США). Коефіцієнт внутрішнього та внутрішнього дослідження був менше 2 та 5% відповідно.

Розрахунок індексу чутливості до інсуліну. Для розрахунку індексу чутливості до інсуліну використовували формулу, описану Matsuda and De Fronzo (1999), де:

ISI-Composite = 10000/(Середня базальна концентрація глюкози x Середня базальна концентрація інсуліну) x (Середня концентрація глюкози 0-30 хв x Середня концентрація інсуліну 0-30 хв).

Крім того, площа під кривою інсулінової відповіді (AUC, нг/мл/30 хв.) Визначалася як різниця між площею під кривою базальних концентрацій інсуліну та площею під кривою інсуліну, стимульованого під час ТТГЕВ, за формулою трапеції і рівень доступності глюкози (кг,% на хвилину) з використанням нахилу падіння глюкози між 10 і 20 хвилинами після введення глюкози.

Статистичний аналіз. Базальні дані про глюкозу та інсулін, чутливість до інсуліну (ISI-Composite), площа під кривою та константа використання глюкози спочатку аналізували на однорідність дисперсії за допомогою тесту Барттлета, а потім за допомогою тесту «t», не поєднаного з GBStat v.6 комп’ютерна програма. Це вважалося P

У таблиці 1 наведено середню масу тіла, глюкозу в плазмі та інсулін базальної плазми для кожної групи у віці 26 тижнів (після шести тижнів обмеження їжі в експериментальній групі). Вага вівцематок у контрольній групі був більшим, ніж у вівцематок в експериментальній групі (P

Середня (± стандартна помилка) маса тіла, концентрація глюкози та інсуліну в плазмі у вівцематок до пубертату 26 тижнів. Контрольну групу годували ad libitum і експериментальній групі пропонували їжу на рівні, еквівалентному 2% ваги їх тіла протягом 6 тижнів, починаючи з 20-тижневого віку.

На рисунку 1 показано середні концентрації глюкози та інсуліну в плазмі крові під час TTGEV в обох групах. Збільшення концентрації глюкози може спостерігатися внаслідок піку інфузії глюкози через 3 хвилини. Згодом рівень глюкози в плазмі зменшувався до 30 хвилин з однаковим нахилом в обох групах: 1,56 ± 0,47 та 1,98 ± 0,27% на хвилину відповідно. Обмежена група виявляла більшу секрецію інсуліну у відповідь на глюкозу, ніж контрольна група. Цей тип поведінки визначив, що ISI-C експериментальних вівцематок становив 636,43 ± 125,66 після шести тижнів обмеження їжі, тоді як у контрольних овець він становив 1528,18 ± 297,61 (P-відповідь на глюкозу можна визнати площею під кривою відповіді AUC експериментальних вівцематок становила 642,16 ± 140,04 і вище (P

Фігура 1. Середнє значення (± стандартна похибка) концентрації глюкози в плазмі (г/л) у контрольних овець ("-") та у вівцематок з обмеженим харчуванням (! -!) У віці 26 тижнів (верхня панель) під час тесту на внутрішньовенну толерантність до глюкози.

Середнє значення (± стандартна похибка) плазмових концентрацій інсуліну (мкО/мл) у контрольних овець ("-") та у вівцематок з обмеженим кормом (! -!) У віці 26 тижнів під час внутрішньовенного тесту на толерантність до глюкози.

Середня (± стандартна похибка) концентрація глюкози в плазмі (г/л) у контролі ("-") та обмежених їжею 26-тижневих овечих ягнят (! -!) Під час внутрішньовенного тесту на толерантність до глюкози (верхній графік).

Середні (± стандартна похибка) концентрації інсуліну в плазмі (мкЕ/мл) у контролі ("-") та обмежених їжею 26-тижневих ягнят (! -!) Під час внутрішньовенного тесту на толерантність до глюкози (нижній графік).

Середній (± стандартна похибка) індекс чутливості до інсуліну (ISI-Composite) у контрольних та овечих овечок з обмеженим харчуванням.

Середня (± стандартна похибка) інкрементальна площа під кривою інсуліну (AUC, нг/мл/30 хв) у овець ягнят контрольної та обмеженої їжі. Інкрементну AUC розраховували як різницю між стимульованою та базальною AUC інсуліну.

Обмеження їжі препубертальних вівцематок протягом шести тижнів призводить до зниження чутливості до інсуліну порівняно з контрольними вівцематками того ж віку, що свідчить про розвиток у них резистентності до інсуліну. Це пов'язано зі збільшенням концентрації базального інсуліну в плазмі у вівцематок з обмеженим харчуванням, ніж у овець, що вказують на те, що резистентність до інсуліну пов'язана з компенсаторною гіперінсулінемією.

Наявність інсулінорезистентності спостерігали також під час голодування у вівцематок перед пубертатом (Recabarren et al 2000). Біологічною метою ІР, як під час обмеження дієти, так і під час голодування, було б сприяти доступності глюкози для інсулінонезалежних тканин, зокрема, мозку. Подібна ситуація трапляється під час вагітності, коли материнські інсулінозалежні тканини, такі як скелетні м’язи та жирова тканина, конкурують з плодом (Petterson et al. 1993), або під час лактації на користь молочної залози (Vernon et al 1990 ).

Наявність рецепторів інсуліну було продемонстровано в гіпоталамусі різних видів (Van Houten et al 1980, Havrankova et al 1981, Landau et al 1983, Schuleter et al 1984, Hopkins and Williams, 1997), і зокрема в сусідніх нейронах. до нейронів GnRH (Van Houten et al 1980). Доповнюючи ці спостереження, було продемонстровано наявність рецепторів інсуліну в культивованих нейронах GnRH. в пробірці (Olson et al 1995). Введення інсуліну безпосередньо в спинномозкову рідину ягнят-діабетиків відновлювало пульсаційну секрецію ЛГ, припускаючи центральний вплив на секрецію ГнРГ (Танака та ін., 2000), хоча не можна виключати, що вплив інсуліну був непрямим через модифікацію активність інших нейронів, пов’язаних із секрецією GnRH (Sahu et al 1995, Porte Jr et al 2002, Kyriaki 2003). Підтверджуючи вищевикладене, нижча секреція ЛГ була показана у мишей-нокаутів самців та самок для рецепторів інсуліну в гіпоталамусі, і менша кількість сперматозоїдів, ніж у миші дикого типу (Brünning et al 2000), що свідчить про важливу пряму роль інсуліну на рівні гіпоталамусу в контролі секреції GnRH.

Підводячи підсумок, внутрішньовенний тест на толерантність до глюкози - це метод, що дозволяє з’ясувати чутливість до інсуліну у експериментальних тварин і визнати, що обмеження їжі у препубертатних вівцематок супроводжується інсулінорезистентністю як гомеостатичним механізмом, що дозволяє використовувати інсулін. неінсулінозалежні тканини.

ДЯКУЮ

Студентам ветеринарної медицини: Френсісі Аррате та Хуану Пабло Муньосу за допомогу в експериментах. Доктору Маріо Бріонесу за його статистичні поради.

ЛІТЕРАТУРА

Боден Г. 1996. Жирні кислоти та резистентність до інсуліну. Догляд за діабетом 19, 394-395. [Посилання]

Боден Г. 2003. Вплив вільних жирних кислот (ЗЖЖ) на метаболізм глюкози: значення для резистентності до інсуліну та діабету 2 типу. Exp Clin Ендокринольний діабет 111, 121-125. [Посилання]

Брюннінг JC, D Gautam, DJ Burks, J Gillette, M Schubert, PC Orban, R Klein, W Krone, D Muller-Wieland, CR Khan. 2000. Роль рецептора інсуліну мозку в контролі маси тіла та відтворення. Наука 289, 2122-2125. [Посилання]

Фостер Д.Л., С Нагатані.1999. Фізіологічні перспективи лептину як регулятора розмноження. Роль у термінах статевого дозрівання. Biol Reprod 60, 205-215. [Посилання]

Хаунер Х, Т Петрушке, М Русс, К Роріг, Дж Еккель. 1995. Вплив фактора некрозу пухлини альфа (TNF альфа) на транспорт глюкози та ліпідний обмін новодиференційованих жирових клітин людини в культурі клітин. Діабетологія 38, 764-771. [Посилання]

Гавранкова Дж., М. Браунштейн, Дж. Рот. 1981. Інсулін та рецептори інсуліну в мозку гризунів. Діабетологія 20 Suppl, 268-273. [Посилання]

Хопкінс Д.Ф., Г Вільямс. 1997. Рецептори інсуліну широко поширені в мозку людини і з однаковою спорідненістю пов'язують людський та свинячий інсулін. Діабет Мед 14, 1044-1050. [Посилання]

Хотаміслігіл Г.С., А Будаварі, Д.Л.Мюррей, Б.М.Шпігельман. 1994. Знижена активність тирозинкінази рецептора нінсуліну при ожирінні-діабеті: центральна роль фактора некрозу пухлини-а. J Clin Invest 94, 1543-1549. [Посилання]

Kahn CR 1997. Інсулінові рецептори та інсулінові сигнали в нормальному та хворобливому станах. В: Міжнародний підручник з цукрового діабету. Видавництво K.G.M.M. Альберті, П. Зіммет, Р. А. Дефронцо, Х. Кін. Друге видання, с. 437-467, John Wiley and Sons Ltd. [Посилання]

Kyriaki G 2003. Інсулін мозку: регуляція, механізми дії та функції. Клітина Mol Neurobiol 23, 1-25. [Посилання]

Керн П.А., М Сагізаде, Дж.М.Онг, Р.Д.Бош, Р.Дім, Р.Б.Сімсоло. 1995. Експресія фактора некрозу пухлини в жировій тканині людини. Регулювання ожиріння, втрати ваги та відношення до ліпопротеїнової ліпази. J Clin Invest 95, 2111-2119. [Посилання]

Ландау Б.Р., Такаока, М.А.Абрамс, С.М.Генут, М.Ван Хаутен, Б.І.Познер, Р.Дж.Уайт, С.Огаку, А.Хорват, Е. 1983. Пов’язування інсуліну гіпоталамусом мавп та свиней. Діабет 32, 284-291. [Посилання]

Lebovitz HE 2001. Інсулінорезистентність: визначення та наслідки. Exp Clin Ендокринольний діабет Додаток 2, S135-S148. [Посилання]

Мацуда М, Р. А. ДеФронцо. 1999. Індекси чутливості до інсуліну, отримані в результаті перорального тестування на толерантність до глюкози: порівняння з евглікемічним затискачем інсуліну. Догляд за діабетом 22, 1462-1470. [Посилання]

Мемон Р.А., К.Р.Фейнгольд, А.Х.Мозер, Дж.Фуллер, С.Грюнфельд. 1998. Регуляція рівня білка транспорту жирних кислот та рівня мРНК транслокази жирних кислот за допомогою ендотоксину та цитокінів. Am J Physiol 274, E210-E217. [Посилання]

Міллер DW, D Blache, R Boukhliq, JD Curlewis, GB Martin. 1998. Центральні обмінні речовини обміну речовин та вплив харчування на секрецію гонадотропіну у овець. J Репрод Ферт 112: 347-356. [Посилання]

Олсон Б.Р., DC Скотт, WC Wetsel, SJ Elliot, M Tomic, S Stojilkovic, LK Nieman, S Wray. 1995. Вплив інсуліноподібних факторів росту I та II та інсуліну на імморталізовану гіпоталамічну клітинну лінію GTI-7. Нейроендокринологія 62, 155-165. [Посилання]

Петтерсон Дж. А., Ф. Р. Данші, Р. Ерхардт, А. В. Белл. 1993. Вагітність та недоїдання змінюють реакції метаболізму глюкози на інсулін у овець. J Nutr 123, 1286-1295. [Посилання]

Порте Д-молодший, Д. Г. Баскін, М. В. Шварц. 2002. Лептин та дія інсуліну в центральній нервовій системі. Nutr Rev 60, 20-29. [Посилання]

Равуссін, Е 2002. Адипонектин посилює інсулін актино, зменшуючи відкладення ектопічного жиру. Фармакогеноміка J 2, 4-7. [Посилання]

Recabarren SE, A Urrucelqui, M Robbiano, A Lobos, P Orellana, J Parilo. 1995. Вплив внутрішньовенної інфузії L-аргініну та L-орнітину на секрецію гормону росту у овець перед пубертатом. Arch Med Vet 27, 99-104. [Посилання]

Recabarren SE 1999. Харчовий стрес та нейроендокринна регуляція гіпоталамуса. Агронаука 15, 215-220. [Посилання]

Recabarren SE, A Lobos, C Schneider, R Núñez, J Cox, J Parilo. 2000. Чутливість тканин до інсуліну до, під час та після голодування у вівцематок перед пубертатом. Arch Med Vet 32, 139-146. [Посилання]

Recabarren SE, A Lobos, V Torres, R Oyarzo, T Sir-Petermann. 2004. Секреторна структура лептину та лютеїнізуючого гормону у молодих самок овець з обмеженим харчуванням. Biol Res 37, 371-384. [Посилання]

Саху, А, М. Г. Дубе, К. П. Фелпс, К. А. Снінський, П. С. Калра, С. П. Калра. 1995. Інсулін та інсуліноподібний фактор росту II пригнічують вивільнення нейропептиду Y з нервових кінцівок у паравентрикулярному ядрі: передбачуване місце гіпоталамусу для енергетичного гомеостазу. Ендокринологія 136, 5718-5724. [Посилання]

Schluter KJ, Andre J, F Enzmann, L Kerp. 1984. Зв’язування рецепторів інсуліну в мозку свинини: різні спорідненості до свинячого та людського інсуліну Horm Metab Res 16, 411-414. [Посилання]

Schwartz MW, DP Figlewicz, DG Baskin, SC Woods, D Porte Jr. 1992. Інсулін у мозку: гормональний регулятор енергетичного балансу. Endocr Rev 13, 387-414. [Посилання]

Штайнер Р.А., Дж.Л.Кемерон, Т.Х.Макніл, Д.Ф.Кліфтон, В.Д. Бреммер. 1983. Метаболічні сигнали для настання статевого дозрівання. В: Нейроендокринні аспекти розмноження. Видавництво: Р. Л. Норман, с. 183-228, Academic Press NY. [Посилання]

Tanaka T, S Nagatani, DC Bucholtz, S Ohkura, H Tsukamura, K-I Maeda, DL Foster. 2000. Центральна дія інсуліну регулює пульсуючу секрецію лютеїнізуючого гормону на моделі діабетичних овець. Biol Reprod 62, 1256-1261. [Посилання]

Ван Хаутен М, Б. І. Познер, Б. М. Копріва, Дж. Р. Брауер. 1980. Місця зв’язування інсуліну, локалізовані на нервових закінченнях у середній висоті щурів та дугоподібному ядрі. Наука 207, 1081-1083. [Посилання]

Вернон Р.Г., Фолкнер, В.В. Хей-молодший, Д.Т.Калверт, ді-джей Флінт. 1990. Інсулінорезистентність тканин задніх кінцівок у природніх умовах у годуючих овець. Biochem J 270, 783-786. [Посилання]

# Фінансується за проектом DIUC 201.153.012.1

Весь вміст цього журналу, крім випадків, коли він ідентифікований, підпадає під ліцензію Creative Commons