Влияние экспериментального десинхроноза на липидный обмен у крыс при ожирении | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 4 (24).

Влияние экспериментального десинхроноза на липидный обмен у крыс при ожирении

Приведены результаты исследования, посвященного экспериментальной оценке влияния десинхронизации циркадных биоритмов на липидный обмен при ожирении. На 80 аутбредных крысах-самцах показано, что содержание животных на высококалорийном рационе в течение 30 дней способствовало формированию модели алиментарного ожирения, о чем свидетельствовало значительное увеличение массы тела. По данным биохимического и иммуно-ферментного анализов сыворотки крови крыс установлено, что диет-индуцированное ожирение на фоне круглосуточного действия света сопровождается гиперхолестеролеми-ей и гипертриглицеридемией, снижением продукции гормонов инсулина и лепти-на. Содержание экспериментальных животных с моделью алиментарного ожирения в условиях длительного постоянного затемнения, несмотря на очевидную их прибавку в весе, способствовало нормализации всех рассматриваемых показателей. Предполагается, что этот эффект может быть обусловлен синтезом в темное время суток протективного фактора.

Effect of experiment aldesynchronosis on lipid metabolism in rats with obesity.pdf Введение Ожирение - это хроническое нарушение обмена веществ, которое проявляется избыточным развитием жировой ткани, прогрессирует при естественном течении и характеризуется высокой вероятностью рецидива после окончания курса терапии [1]. Исследования последних лет доказали мульти-факториальный характер ожирения, где наряду с генетической предрасположенностью большая роль принадлежит внешним факторам (образу жизни, особенностям питания, физической активности, психоэмоциональному состоянию и др.) [1, 2]. Патогенез ожирения до конца не изучен. Известно, что ключевые центры, регулирующие потребление пищи и энергетический баланс, расположены в гипоталамусе. Одни нейромедиаторы и гормоны (нейропептид Y, галанин, опиоиды, соматолиберин, грелин, b-эндорфин, соматостатин) увеличивают, другие (серотонин, норадреналин, кортиколиберин, холецистокинин, мелано-цитостимулирующий гормон, лептин, бомбезин и др.) снижают потребность в пище. Нарушение синтеза, метаболизма и секреции нейротрансмиттеров может приводить к эндокринным сдвигам, которые, в свою очередь, имеют значение для развития ожирения и специфичности отложения жира [2]. На сегодняшний день жировая ткань рассматривается как самостоятельный секреторный орган, обладающий ауто-, пара- и эндокринной функциями [3]. С помощью сети местных и системных сигнальных структур, которые взаимодействуют с нейроэндокринными регуляторами, пути передачи сигналов в жировой ткани, сформированные по иерархическому принципу, являются важным механизмом, который позволяет организму приспосабливаться к различным условиям: голоду, стрессу, инфекциям, а также к периодам значительного избытка поступления энергии [4]. Развитие общества привело не только росту частоты избыточной массы тела среди населения, но и к тому, что с появлением электричества человек стал проводить больше времени при искусственном освещении. Для живого организма цикл свет - темнота является важнейшим регулятором суточной ритмичности. Известно, что существует прямая зависимость между патологическим процессом и нарушением временной организации физиологических функций (т.е. десинхронозом), глубина которого коррелирует с тяжестью заболевания [5]. Настоящее исследование было посвящено экспериментальной оценке влияния десинхронизации циркадных биоритмов на липидный обмен при ожирении. Материалы и методики исследования Исследование выполнено на 80 половозрелых аутбредных крысах-самцах с исходной массой тела 330-380 г, которые случайным образом были разделены на 4 группы по 20 особей в каждой: 1) интактные крысы; 2) крысы с алиментарным ожирением, содержавшиеся 10 суток при естественном освещении; 3) крысы с алиментарным ожирением, содержавшиеся 10 суток при круглосуточном освещении; 4) крысы с алиментарным ожирением, содержавшиеся 10 суток в полной темноте. Все процедуры с животными проводили в соответствии с международными правилами и нормами (European Communities Council Directives of 24 November 1986, 86/609/EEC) в течение марта 2013 г., когда продолжительность светового периода суток составляла от 10 ч 44 мин до 13 ч 00 мин (в среднем 11 ч 42 мин). Модель алиментарного ожирения воспроизводили путем изменения характера питания крыс. Животные содержались в тесных клетках по 1 особи в течение 30 суток и находились на высококалорийной диете, состоящей из комбикорма (47%), сладкого сгущенного молока (44%), растительного масла (8%) и растительного крахмала (1%) (жиры - 29,6%, протеины - 14,8%, углеводы - 55,6%) [6]. Интактные крысы содержались в аналогичных условиях, но получали только комбикорм производства ООО «Лабораторкорм» (Россия) в полном объеме. Для индукции экспериментального десинхроноза животные опытных групп в течение 10 дней круглосуточно находились при искусственном освещении либо в полной темноте. Поскольку ожирение сопряжено с изменениями обменных и трофических процессов, в ходе эксперимента у животных регистрировали динамику изменения массы тела. В сыворотке крови измеряли концентрацию глюкозы, общего холестеро-ла, триглицеридов стандартными методами на биохимическом анализаторе Hitachi 911 (Япония). Уровни инсулина и лептина в сыворотке крови определяли с помощью твердофазного иммуноферментного «сэндвичевого» метода согласно инструкции, предлагаемой производителями соответствующих тест-систем. Обработка полученных данных была выполнена в программе Statsoft STA-TISTICA for Windows 6.0 с расчетом описательных характеристик (Me - медиана, Qj - 25% квартиль, Q3 - 75% квартиль). Метод статистического анализа включал внутригрупповое и межгрупповое сравнение показателей с помощью непараметрических критериев Вилкоксона и Манна - Уитни соответственно. Различия считались статистически значимыми при р < 0,05. Результаты исследования и обсуждение Содержание животных на гиперкалорийном рационе в течение 1 месяца способствовало формированию модели алиментарного ожирения, о чем свидетельствовало значительное увеличение массы тела (476,0 г) по сравнению с животными, находящимися на стандартном питании (333,4 г, р < 0,01). При этом интенсивность прибавления в весе у крыс, находящихся на высококалорийной диете, составила около 43% (р < 0,05), а количество потребляемой в день пищи на 23% превышало количество пищи, необходимой животным интактной группы. Исходя из этого мы заключили, что высококалорийное питание вызывает у крыс гиперфагию. По данным литературы, гиперфагия является основным этиологическим фактором диет-индуцированного ожирения как у животных, так и у людей [6] и вызывает патологическую, так называемую постпрандиальную (послеобеденную), гипергликемию и гиперлипидемию, что ассоциируется с замедлением катаболизма триглицеридов и функциональными и количественными изменениями липопротеидов [7]. Установленные значения биохимических показателей в сыворотке крови животных с алиментарным ожирением указывали на появление гиперхолестеролемии и гипертриглице-ридемии, при этом содержание общего холестерола (ОХС) превышало фоновый уровень на 44,0%, а триглицеридов (ТГ) - на 48,4%. Зарегистрирована была также небольшая гипергликемия (123,3% от нормы; р > 0,3) (таблица). Таким образом, на фоне высококалорийной диеты в организме крыс имеет место развитие дислипидемии II-б типа. Известно, что обмен веществ подчиняется принципу ритмичности протекания всех биологических процессов. Действие экзогенных или эндогенных факторов всегда вызывает адаптационные перестройки в организме. Можно предположить, что при десинхронозе может измениться степень и направленность действия факторов. Для выяснения закономерностей влияния рассогласования суточного ритма свет - темнота, подстраивающего ход биологических часов под астрономические сутки, крыс с ожирением содержали при круглосуточном искусственном освещении либо в полной темноте в течение 10 суток. Под действием постоянного света у животных были выявлены нарушения липидного обмена, аналогичные таковым особей контрольной группы. При этом уровни медиаторов энергетического обмена - гормонов инсулина и лептина - имели статистически значимые минимальные значения (таблица). Гипоинсулинемия приводит к затруднению поступления и утилизации глюкозы в мышечной ткани, к интенсификации липолиза в висцеральных адипоцитах. Это, в свою очередь, чревато выбросом большого количества глицерина и свободных жирных кислот в печень, где они становятся субстратом для формирования атерогенных липопротеидов [2]. Снижение выработки инсулина может быть вызвано функциональным истощением поджелудочной железы. Ряд работ показали наличие на панкреацитах лептиновых рецепторов, активация которых регулирует транскрипцию гена инсулина [8]. В норме в ответ на увеличение концентрации инсулина увеличивается и продукция лептина, который по принципу отрицательной обратной связи тормозит дальнейшую продукцию и выброс инсулина [1]. Лептин вырабатывается адипоцитами в ответ на пополнение жировых запасов и передает в головной мозг сигнал о насыщении [9, 10]. Следует отметить, что он является ключевым медиатором между жировой тканью и гипоталамо-гипофизар-ной системой. При нарушении восприятия лептиновых сигналов страдает секреция многих нейропептидов, регулирующих пищевое поведение и расход энергии [2]. Очевидно, что выявленный нами дефицит данного гормона, влияющего на чувствительность тканей к инсулину, свидетельствует о диз-регуляции энергетического обмена. Изменение биохимических и гормональных показателей в сыворотке крови крыс при ожирении, Ме (Qt; Q3) Группа животных Концентрация глюкозы, ммоль/л Концентрация общего холестерола, ммоль/л Концентрация тригли-церидов, ммоль/л Уровень инсулина, усл. ед. Уровень лептина, усл. ед. Интактные крысы 4,45 (4,01; 5,10) 1,57 (1,37; 1,66) 0,93 (0,80; 1,10) 26,00 (24,00; 29,00) 21,50 (20,00; 29,00) Крысы с алиментарным ожирением 5,52 (4,93; 5,71) 2,26 (2,02; 2,40)Л 1,38 (0,92; 1,52)Л 24,00 (23,00; 27,00) 21,00 (19,00; 22,00) Крысы с ожирением, содержавшиеся при круглосуточном освещении 5,08 (4,85; 5,58) 2,76 (2,55; 2,94)Л 1,13 (0,79; 1,24)Л 23,00 (22,00; 24,00)Л 19,00 (18,00; 20,00)Л Крысы с ожирением, содержавшиеся в полной темноте 5,03 (4,70; 5,55) 1,37 (1,21; 1,48)** 0,57 (0,50; 0,66)** 25,00 (24,00; 27,00)* 20,00 (19,00; 21,00) Примечание. Л - р-уровень < 0,05 по сравнению с аналогичными показателями у интакт-ных крыс; * - р-уровень < 0,05 по сравнению с аналогичными показателями у крыс с алиментарным ожирением; * - р-уровень < 0,05 по сравнению с аналогичными показателями у крыс с ожирением, содержавшихся при круглосуточном освещении. Содержание экспериментальных животных с моделью алиментарного ожирения в условиях длительного постоянного затемнения, несмотря на очевидную их прибавку в весе (в среднем на 42,5% от исходных значений, р < 0,05), способствовало нормализации всех рассматриваемых показателей (см. таблицу). Данный факт наводит на мысль о наличии протективного фактора, вырабатываемого ночью. Известно, что в темное время суток и у дневных, и у ночных животных эпифизом (шишковидная, или пинеальная железа) секретируется мелато-нин, координирующий работу всего организма. Синтез мелатонина подчинен суточному ритму, определяющему, в свою очередь, ритмичность всех физиологических процессов. В настоящее время обоснована роль данного гормона в диагностике и лечении различных заболеваний внутренних органов [5]. Согласно гипотезе «циркадианной деструкции» воздействие света в ночные часы нарушает эндогенный суточный ритм, подавляет ночную секрецию мелатонина, что приводит к снижению его плейотропного влияния на организм. Искусственное увеличение продолжительности темного периода суток, вероятно, способствует продлению мелатониновых эффектов в отношении нормализации липидного обмена. Заключение Диет-индуцированное ожирение у крыс, моделируемое путем увеличения объема и калорийности питания в течение 1 месяца, на фоне круглосуточного непрерывного воздействия искусственного света сопровождалось выраженными нарушениями липидного обмена в виде гиперхолестерол- и гипертриглицеридемии, склонностью к гипергликемии, снижением продукции гормонов инсулина и лептина. Длительная (10 суток) световая деприва-ция полностью нивелирует указанные нарушения у крыс с моделью алиментарного ожирения. Таким образом, для повышения эффективности терапии ожирения можно рекомендовать смещение естественного цикла освещенности в сторону темноты с целью немедикаментозной коррекции метаболических нарушений.

Ключевые слова

ожирение, десинхроноз, липидный обмен, инсулин, лептин, obesity, desynchronosis, lipid metabolism, insulin, leptin

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Межерицкий Станислав АлександровичТомский научно-исследовательский институт курортологии и физиотерапиимладший научный сотрудник лаборатории изучения механизмов действия физических факторовlimdff@yandex.ru
Нимирская Дарья АлексеевнаТомский государственный университетстудент кафедры физиологии человека и животных Биологического институтаlimdff@yandex.ru
Вебер Ирина ИвановнаТомский государственный университетстудент кафедры физиологии человека и животных Биологического институтаlimdff@yandex.ru
Гутор Сергей СергеевичТомский научно-исследовательский институт курортологии и физиотерапиинаучный сотрудник лаборатории изучения механизмов действия физических факторовlimdff@yandex.ru
Гостюхина Алена АнатольевнаТомский научно-исследовательский институт курортологии и физиотерапиимладший научный сотрудник лаборатории изучения механизмов действия физических факторовlimdff@yandex.ru
Степаненко Нина ПетровнаТомский научно-исследовательский институт курортологии и физиотерапиикандидат медицинских наук, научный руководитель детского отделенияdeti@niikf.tomsk.ru
Зайцев Константин ВасильевичТомский научно-исследовательский институт курортологии и физиотерапиикандидат медицинских наук, руководитель лаборатории изучения механизмов действия физических факторовlimdff@yandex.ru
Жукова Оксана БорисовнаТомский научно-исследовательский институт курортологии и физиотерапиидоктор медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории изучения механизмов действия физических факторовlimdff@yandex.ru
Абдулкина Наталья ГеннадьевнаТомский научно-исследовательский институт курортологии и физиотерапиидоктор медицинских наук, зам. директора по наукеnauka@niikf.tomsk.ru
Всего: 9

Ссылки

Ожирение и другие нарушения метаболизма липидов / под ред. С.И. Удинцева, B.Ю. Сереброва. Томск : Изд-во Том. гос. ун-та, 2008. 326 с.
Дедов И.И., Мельниченко Г.А. Ожирение: этиология, патогенез, клинические аспекты. М., 2004. 456 с.
Шварц В. Жировая ткань как эндокринный орган // Проблемы эндокринологии. 2009. Т. 55, № 1. С. 38-43.
Чубриева С.Ю., ГлуховН.В., ЗайчикА.М. Жировая ткань как эндокринный регулятор // Вестн. Санкт-Петербургского университета. 2008. Сер. 11. Вып. 1. С. 32-40.
Прощаев К.И., Ильницкий А.Н., Кветная Т.В. и др. Значение мелатонина в диагно стике некоторых заболеваний внутренних органов и перспективы его применения в практической медицине // Медицинский академический журнал. 2007. Т. 7, № 2. C. 95-105.
Fisette A., Lapointe M., Cianflone K. Obesity-inducing diet promotes acylation stimulating protein resistance // Biochem Biophys Res Commun. 2013. Vol. 437, № 3. P. 403-407.
Чазова И.Е., МычкаВ.Б. Метаболический синдром. М.: Медиа Медика, 2004. 168 с.
Steppan C.M., Brown E.G., Wright C.M. et al. A family of resistin-like molecule // Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2001. Vol. 98. P. 502-506.
Flier J.S. Leptin expression and action: new experimental paradigms // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. Vol. 94. Р. 4242-4245.
Lonnqvist F., Nordfors L., Jansson M. et al. Leptin secretion from adipose tissue in women: Relationship to plasma levels and gene expression // J. Clin. Invest. 2002. Vol. 99. Р. 23982404.
 Влияние экспериментального десинхроноза на липидный обмен у крыс при ожирении | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 4 (24).

Влияние экспериментального десинхроноза на липидный обмен у крыс при ожирении | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 4 (24).