ОРИГИНАЛЕН ЧЛЕН

чувствителност

Инсулинова чувствителност при овцете от пубертета при нормално хранене и с ограничение на храната #

Инсулинова чувствителност при препубертатни овце-майки с нормална и ограничена храна

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

1 Лаборатория по физиология на животните и ендокринология, Факултет по ветеринарна медицина, Университет на Консепсион, Чилан, Чили.

Ключови думи: инсулин, резистентност, чувствителност, овце.

Ключови думи: инсулинова резистентност, инсулинова чувствителност, ендовенозен тест за глюкозен толеранс, овце майки, пубертет.

ВЪВЕДЕНИЕ

Всеки жив организъм се нуждае от енергия за жизненоважни функции. Важна част от дневния енергиен прием се заема от метаболизма и производството на топлина. В базални условия, когато няма допълнителни изисквания (растеж, бременност или кърмене), енергийният баланс съответства на баланса между вложените и разходните средства. Ако приносът се намали по отношение на минималните дневни разходи, генерираният дисбаланс принуждава животното да получава енергия от източниците на съхранение, съставени от мазнини и протеини. Като се има предвид, че сред жизнените функции, които изискват най-много енергия, възпроизвеждането се появява като една от най-важните, енергийният дисбаланс веднага го засяга. Тази връзка е особено важна по време на пубертетно развитие, като ефектите вече са демонстрирани върху оста на половите жлези: намалена секреция на GnRH/LH и забавен пубертет.

Продължителното гладуване е екстремна ситуация, чиято експериментална информация за метаболитното поведение не може да бъде екстраполирана на периоди на ниска консумация на храна, с които растящата жена може да се справи и която засяга репродуктивната ос.

Следователно настоящата работа има за цел да определи ефекта от ограничението на храната върху периферната инсулинова чувствителност, количествено определена чрез интравенозния тест за толерантност към глюкоза (TTGEV) при овцете от пубертета след шест седмици ограничаване на храната.

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ

Общо боравене с животни. Използвани са 10 овце от пубертета, родени през август, от звеното за производство на овце на Факултета по агрономия към Университета в Консепсион. Женските са били отбити на 3-месечна възраст и хранени с естествени пасища, допълнени с гранулирани фуражи (Novillina, Champion). На 20-седмична възраст овцете бяха разделени на случаен принцип в две групи: една контролна и друга експериментална. Овцете от контролната група (n = 5, 23,6 ± 1,1 kg живо тегло) са хранени ad libitum, Докато овцете от експерименталната група (n = 5, 23,2 ± 0,5 kg живо тегло) приемът на храна е ограничен, храненето им с дневно количество гранулирани фуражи се равнява на около 2% от телесното тегло. Тази процедура се поддържа 6 седмици до 26-седмична възраст.

Четиридесет и осем часа преди началото на TTGEV, овцете бяха прехвърлени в стаята за експерименти, за катетеризиране на шийната вена, съгласно метода, описан от Recabarren et al (1995). Катетърът (Arrow, 18 g), свързан с трипътен клапан, се използва за инфузия на глюкоза и за събиране на кръвни проби. Катетрите се поддържат с хепаринизиран серум (500 IU/mL), за да се избегне образуването на съсиреци. През предходния ден бяха проведени проби за аклиматизация на кръвта, за да се намалят рисковете от стрес. Излишната храна се отстранява в 20 часа на деня преди теста, за да се позволи 12-часово гладуване преди експериментите.

Ендовенозен тест за глюкозен толеранс. Тестът за интравенозен глюкозен толеранс се състои от инфузия на стерилен 50% разтвор на глюкоза в доза от 300 mg/kg телесно тегло за 2 минути. Кръвни проби се събират на 15 и 10 минути преди инфузията и на 0, 3, 5, 7, 10, 13, 15, 20, 23, 25, 27 и 30 минути след началото на инфузията за измерване на инсулин и кръвна глюкоза . Пробите, получени преди и в момент 0, бяха използвани за изчисляване на базалната плазмена концентрация на глюкоза и инсулин. Кръвни проби бяха получени в хепаринизирани стъклени епруветки за измерване на инсулин и в хепаринизирани и флуорирани стъклени епруветки за измерване на глюкоза, съхранявани върху лед. Впоследствие епруветките се центрофугират при 1000 g за 15 минути при 4 ° по Целзий и плазмата се поддържа замразена при -20 ° по Целзий до определяне на инсулина и плазмената глюкоза.

Измерване на глюкоза и инсулин. Плазмените концентрации на инсулин се определят чрез RIA с търговски комплекти (Insulin Cout-a-Count, DPC, САЩ), валидирани в лабораторията за овце. Количествено е определена радиоактивността на гама-спектрометър LKB RIA GAMMA 1271 (Wallac Oy, Финландия). Минималното ниво на откриваемост, определено като 90% от контролния буфер, е 3 µIU/ml, с вариращ коефициент на интра-анализ и между теста от 5 и 8%, съответно в диапазона от 5 до 300 µIU.

Глюкозата беше измерена с търговски комплекти (Wiener Lab, Чили), използвайки метода на глюкозната оксидаза с измерване на абсорбцията при 505 nm в спектрофотометър Spectronic 21D (Milton Roy, USA). Коефициентът на интра- и интрасай е по-малко от 2 и 5%.

Изчисляване на индекса на инсулинова чувствителност. За изчисляване на индекса на инсулинова чувствителност се използва формулата, описана от Matsuda и De Fronzo (1999), където:

ISI-Composite = 10000/(Средна основна концентрация на глюкоза x Средна основна концентрация на инсулин) x (Средна концентрация на глюкоза 0-30 min x Средна концентрация на инсулин 0-30 min).

В допълнение, площта под кривата на инсулиновия отговор (AUC, ng/ml/30min) беше определена като разликата между площта под кривата на базалните концентрации на инсулин и площта под кривата на инсулин, стимулиран по време на TTGEV, с трапецовидната формула и степента на наличност на глюкоза (kg,% на минута), като се използва наклонът на спада на глюкозата между 10 и 20 минути след прилагане на глюкоза.

Статистически анализ. Данните за базалната глюкоза и инсулин, инсулиновата чувствителност (ISI-Composite), площта под кривата и константата на използване на глюкозата първо са анализирани за хомогенност на дисперсията, с теста на Бартлет и след това с теста "t", който не е съчетан с GBStat v.6 компютърна програма. Смяташе се за P

Таблица 1 показва средното телесно тегло, плазмената глюкоза и базалния плазмен инсулин за всяка група на 26-седмична възраст (след шестседмично ограничаване на храната в експерименталната група). Теглото на овцете в контролната група е по-голямо от това на овцете в експерименталната група (P

Средни (± стандартна грешка) телесно тегло, плазмена концентрация на глюкоза и плазмен инсулин при овце на 26-седмична възраст преди пубертета. Контролната група беше хранена ad libitum и на експерименталната група се предлага храна на ниво, еквивалентно на 2% от телесното им тегло в продължение на 6 седмици, започвайки от 20-седмична възраст.

Фигура 1 показва средните плазмени концентрации на глюкоза и инсулин по време на TTGEV и в двете групи. Повишаването на концентрациите на глюкоза може да се наблюдава в резултат на инфузия на глюкоза с пик след 3 минути. Впоследствие плазмената глюкоза намалява до 30 минути с подобен наклон и в двете групи: 1,56 ± 0,47 и 1,98 ± 0,27% на минута съответно. Ограничената група показва по-голяма секреция на инсулин в отговор на глюкоза, отколкото контролната група. Този тип поведение определя, че ISI-C на експерименталните овце-майки е 636,43 ± 125,66 след шестседмично ограничаване на храненето, докато при контролните овце е 1528,18 ± 297,61 (Р отговор на глюкозата може да се разпознае като площта под кривата на отговор AUC на експерименталните овце е 642,16 ± 140,04 и повече (P

Фигура 1. Средна стойност (± стандартна грешка) на плазмените концентрации на глюкоза (g/l) при овце-овце ("-") и при овце с ограничена храна (! -!) На 26-седмична възраст (горен панел) по време на теста за интравенозен глюкозен толеранс.

Средна стойност (± стандартна грешка) на плазмените концентрации на инсулин (µU/ml) при овцете-овце ("-") и при овцете с ограничена храна (! -!) На 26-седмична възраст по време на интравенозния тест за толерантност към глюкоза.

Средни (± стандартна грешка) плазмени концентрации на глюкоза (g/l) в контрола ("-") и ограничени от храна 26-седмични овце агнета (! -!) По време на интравенозния тест за толерантност към глюкоза (горна графика).

Средни (± стандартна грешка) плазмени концентрации на инсулин (µU/ml) в контрола ("-") и ограничени за храна 26-седмични агнета (! -!) По време на интравенозния тест за толеранс на глюкоза (долна графика).

Среден (± стандартна грешка) индекс на инсулинова чувствителност (ISI-Composite) при контролни и овце с ограничена храна.

Средна (± стандартна грешка) инкрементална площ под кривата на инсулина (AUC, ng/ml/30 min) при овцете с овце за контрол и с ограничена храна. Инкременталната AUC се изчислява като разлика между стимулираната и базалната AUC на инсулина.

Ограничаването на храненето на овцете в предпубертетно време за шест седмици води до по-ниска инсулинова чувствителност в сравнение с контролните овце на същата възраст, което предполага развитието на инсулинова резистентност при тях. Това е свързано с повишаване на концентрацията на базален плазмен инсулин при овце с ограничена храна, отколкото при овцете-овце, което показва, че инсулиновата резистентност е свързана с компенсаторна хиперинсулинемия.

Наличието на инсулинова резистентност е наблюдавано и по време на гладуване при овцете преди пубертета (Recabarren et al 2000). Биологичната цел на IR, както по време на ограничаването на храната, така и по време на гладуване, ще бъде да благоприятства наличието на глюкоза за неинсулинозависими тъкани, по-специално мозъка. Подобна ситуация се случва по време на бременност, при която майчините инсулинозависими тъкани, като скелетната мускулатура и мастната тъкан, са в конкуренция с плода (Petterson et al 1993), или по време на кърмене в полза на млечната жлеза (Vernon et al 1990 ).

Наличието на инсулинови рецептори е демонстрирано в хипоталамуса на различни видове (Van Houten et al 1980, Havrankova et al 1981, Landau et al 1983, Schuleter et al 1984, Hopkins and Williams, 1997), и по-специално в близките неврони. към GnRH неврони (Van Houten et al 1980). В допълнение към тези наблюдения е доказано наличието на инсулинови рецептори в култивираните GnRH неврони. инвитро (Olson et al 1995). Прилагането на инсулин директно в цереброспиналната течност на диабетните агнета възстановява пулсиращата секреция на LH, което предполага централен ефект върху секрецията на GnRH (Tanaka et al 2000), въпреки че не може да се изключи, че ефектите на инсулина са били косвени чрез модификацията в активността на други неврони, свързани със секрецията на GnRH (Sahu et al 1995, Porte Jr et al 2002, Kyriaki 2003). Потвърждавайки горното, по-ниска секреция на LH е показана при нокаутиращи мишки от мъжки и женски пол за инсулиновия рецептор в хипоталамуса и по-нисък брой сперматозоиди от този, представен от мишката от див тип (Brünning et al 2000), което предполага важен пряк роля на инсулина на ниво хипоталамус в контрола на секрецията на GnRH.

В обобщение, интравенозният тест за глюкозен толеранс е метод, който позволява да се изясни чувствителността към инсулин при експериментални животни и да се признае, че ограничаването на храна при овцете в предпубертетно време е придружено от инсулинова резистентност като хомеостатичен механизъм, позволяващ използването на инсулин. неинсулинозависими тъкани.

БЛАГОДАРЯ

На студентите по ветеринарна медицина: Франсиска Аррате и Хуан Пабло Муньос за помощта при експериментите. На д-р Марио Брионес за неговите статистически съвети.

ПРЕПРАТКИ

Boden G. 1996. Мастни киселини и инсулинова резистентност. Грижа за диабета 19, 394-395. [Връзки]

Boden G. 2003. Ефекти на свободните мастни киселини (FFA) върху метаболизма на глюкозата: Значение за инсулиновата резистентност и диабет тип 2. Exp Clin Ендокринолов диабет 111, 121-125. [Връзки]

Brünning JC, D Gautam, DJ Burks, J Gillette, M Schubert, PC Orban, R Klein, W Krone, D Muller-Wieland, CR Khan. 2000. Роля на мозъчния инсулинов рецептор в контрола на телесното тегло и репродукцията. Наука 289, 2122-2125. [Връзки]

Foster DL, S Nagatani.1999. Физиологични перспективи на лептина като регулатор на репродукцията. Роля във времето на пубертета. Biol Reprod 60, 205-215. [Връзки]

Hauner H, T Petruschke, M Russ, K Rohrig, J Eckel. 1995. Ефекти на тумор некрозис фактор алфа (TNF алфа) върху транспорта на глюкоза и липидния метаболизъм на новодиференцирани човешки мастни клетки в клетъчна култура. Диабетология 38, 764-771. [Връзки]

Хавранкова J, M Brownstein, J Roth. 1981. Инсулин и инсулинови рецептори в мозъка на гризачи. Диабетология 20 Suppl, 268-273. [Връзки]

Хопкинс DF, G Уилямс. 1997. Инсулиновите рецептори са широко разпространени в човешкия мозък и свързват човешки и свински инсулин с еднакъв афинитет. Diabet Med 14, 1044-1050. [Връзки]

Hotamisligil GS, A Budavari, DL Murray, BM Spiegelman. 1994. Намалена активност на тирозин киназата на нинсулиновия рецептор при затлъстяване-диабет: централна роля на фактора туморна некроза-a. J Clin Invest 94, 1543-1549. [Връзки]

Kahn CR 1997. Инсулинови рецептори и инсулинова сигнализация при нормални и болестни състояния. В: Международен учебник по захарен диабет. Изд. K.G.M.M. Alberti, P. Zimmet, RA DeFronzo, H. Keen. Второ издание, стр. 437-467, John Wiley and Sons Ltd. [Връзки]

Kyriaki G 2003. Мозъчен инсулин: Регулация, механизми на действие и функции. Cell Mol Neurobiol 23, 1-25. [Връзки]

Kern PA, M Saghizadeh, JM Ong, RJ Bosch, R Deem, RB Simsolo. 1995. Експресията на фактор на туморна некроза в човешката мастна тъкан. Регулиране на затлъстяването, загубата на тегло и връзката с липопротеин липазата. J Clin Invest 95, 2111-2119. [Връзки]

Landau BR, Y Takaoka, MA Abrams, SM Genuth, M Van Houten, BI Posner, RJ White, S Ohgaku, A Horvat, E Hemmelgarn. 1983. Свързване на инсулин от маймунски и свински хипоталамус. Диабет 32, 284-291. [Връзки]

Lebovitz HE 2001. Инсулинова резистентност: определение и последици. Exp Clin Ендокринолов диабет Допълнение 2, S135-S148. [Връзки]

Matsuda M, RA DeFronzo. 1999. Индекси на инсулиновата чувствителност, получени при изпитване на орален глюкозен толеранс: сравнение с евгликемичната инсулинова скоба. Грижа за диабета 22, 1462-1470. [Връзки]

Memon RA, KR Feingold, AH Moser, J Fuller, C Grunfeld. 1998. Регулиране на нивата на транспортиране на мастни киселини в мРНК и транслоказни мастни киселини от ендотоксин и цитокини. Am J Physiol 274, E210-E217. [Връзки]

Miller DW, D Blache, R Boukhliq, JD Curlewis, GB Martin. 1998. Централни метаболитни пратеници и ефектите от храненето върху секрецията на гонадотропин при овцете. J Reprod Fert 112: 347-356. [Връзки]

Olson BR, DC Scott, WC Wetsel, SJ Elliot, M Tomic, S Stojilkovic, LK Nieman, S Wray. 1995. Ефекти на инсулиноподобни растежни фактори I и II и инсулин върху обезсмъртената хипоталамусна GTI-7 клетъчна линия. Невроендокринология 62, 155-165. [Връзки]

Petterson JA, FR Dunshea, RA Ehrhardt, AW Bell. 1993. Бременността и недохранването променят метаболитните реакции на глюкозата към инсулина при овцете. J Nutr 123, 1286-1295. [Връзки]

Porte D Jr, DG Baskin, MW Schwartz. 2002. Лептин и инсулиново действие в централната нервна система. Nutr Rev 60, 20-29. [Връзки]

Ravussin, E 2002. Адипонектинът подобрява инсулин актино чрез намаляване на отлагането на маточна мастна тъкан. Фармакогеномика J 2, 4-7. [Връзки]

Recabarren SE, A Urrucelqui, M Robbiano, A Lobos, P Orellana, J Parilo. 1995. Ефект на интравенозната инфузия на L-аргинин и L-орнитин върху секрецията на растежен хормон при препубертатни овце. Arch Med Vet 27, 99-104. [Връзки]

Recabarren SE 1999. Хранителен стрес и регулация на хипоталамусната невроендокринна система. Агро-Наука 15, 215-220. [Връзки]

Recabarren SE, A Lobos, C Schneider, R Núñez, J Cox, J Parilo. 2000. Тъканна чувствителност към инсулин преди, по време и след пост при овцете от предпубертетно време. Arch Med Vet 32, 139-146. [Връзки]

Recabarren SE, A Lobos, V Torres, R Oyarzo, T Sir-Petermann. 2004. Секреторни модели на лептин и лутеинизиращ хормон при ограничени от храна млади женски овце. Biol Res 37, 371-384. [Връзки]

Sahu, A, MG Dube, CP Phelps, CA Sninsky, PS Kalra, SP Kalra. 1995. Инсулинът и инсулиноподобният растежен фактор II потискат освобождаването на невропептид Y от нервните терминали в паравентрикуларното ядро: предполагаемо хипоталамусно място за енергийна хомеостаза. Ендокринология 136, 5718-5724. [Връзки]

Schluter KJ, Andre J, F Enzmann, L Kerp. 1984. Свързване на инсулиновите рецептори в свинския мозък: различни афинитети на свинския и човешкия инсулин Horm Metab Res 16, 411-414. [Връзки]

Schwartz MW, DP Figlewicz, DG Baskin, SC Woods, D Porte Jr. 1992. Инсулин в мозъка: хормонален регулатор на енергийния баланс. Endocr Rev 13, 387-414. [Връзки]

Steiner RA, JL Cameron, TH McNeill, DF Clifton, WJ Bremmer. 1983. Метаболитни сигнали за настъпване на пубертета. В: Невроендокринни аспекти на възпроизводството. Ed: RL Norman, стр. 183-228, Academic Press NY. [Връзки]

Tanaka T, S Nagatani, DC Bucholtz, S Ohkura, H Tsukamura, K-I Maeda, DL Foster. 2000. Централното действие на инсулина регулира пулсиращата секреция на лутеинизиращ хормон в диабетния модел на овцете. Biol Reprod 62, 1256-1261. [Връзки]

Ван Хутен М, BI Познер, БМ Коприва, JR Брауер. 1980. Местата за свързване на инсулина, локализирани в нервните терминали в средната еминенция на плъховете и дъговидното ядро. Наука 207, 1081-1083. [Връзки]

Върнън RG, A Faulkner, WW Hay Jr, DT Calvert, DJ Flint. 1990. Инсулинова резистентност на тъканите на задните крайници in vivo при кърмещи овце. Biochem J 270, 783-786. [Връзки]

# Финансиран от проект DIUC 201.153.012.1

Цялото съдържание на това списание, с изключение на случаите, когато е идентифицирано, е под лиценз Creative Commons