Влияние ожирения на развитие инсулинорезистентности и окислительного стресса в эксперименте
Ключевые слова:
сахарный диабет, ожирение, стрептозотоцин, антиоксиданты, инсулиновые рецепторы, диабетическая катаракта, старческая катарактаАннотация
Цель. Изучение влияния абдоминального ожирения на формирование периферической инсулинорезистентности и развитие окислительного стресса у крыс.
Материал и методы. На 90 белых крысах-самцах и нерожавших самках линии Вистар массой тела 80–120 г проводили моделирование сахарного диабета. В первой группе крыс сахарный диабет вызывали путем однократного внутрибрюшинного введения 2,5% раствора антибиотика стрептозотоцина в дозе 60 мг/кг массы тела животного на фоне 24–48-часового голодания. Во второй группе вводили новорожденным крысам 2,5% раствора стрептозотоцина однократно в дозе 60 мг/кг массы тела, одновременно эти крысы получали обогащенную липидами диету. В состав диеты входило: 8% белков, 30% жира, 62% углеводов.
Контрольной группе вводили эквивалентное количество физиологического раствора. Оценивали динамику основных показателей углеводного и липидного обменов. Результаты. У крыс с сахарным диабетом 2-го типа (СД2) с абдоминальным ожирением и СД2 без ожирения развиваются структурно-функциональные нарушения в мембранах эритроцитов и волокон хрусталика глаз, коррелирующие с показателями глюкозо-инсулинового гомеостаза и уровнем перекисного окисления липидов. Однако у крыс с СД2 и абдоминальным ожирением изменения изучаемых параметров были более выраженными.
Заключение. Стрептозотоцин-индуцированный диабет у крыс с ожирением наряду с дислипидемией приводит к формированию инсулинорезистентности, о чем свидетельствуют возрастание степени гипергликемии, снижение активности инсулиновых рецепторов и потребления глюкозы клетками на фоне развития окислительного стресса. Инициирующим фактором помутнения хрусталика глаз при катаракте у крыс с СД и ожирением является, по-видимому, сдвиг осмолярности в клетках мембран волокон хрусталика в результате накопления в них нерастворимых форм сорбитола и фруктозы.
Библиографические ссылки
1. Дедов И.И., Шестакова М.В., Викулова О.К. Сахарный диабет в Российской Федерации: распространенность, заболеваемость, смертность, параметры гликемического контроля и структура сахароснижающей терапии по данным Федерального регистра диабета, состояние 2017 г. Сахарный диабет. 2018; 21(3): 144–159.
2. Дедов И.И., Шестакова М.В., Майоров А.Ю. и др. Сахарный диабет 2-го типа у взрослых. Сахарный диабет. 2020; 23(S2): 4–102.
3. Демидова Т.Ю., Грицевич Е.Ю. Ожирение как причина поражения печени и сердечно-сосудистой системы. Механизмы и управление. Русский медицинский журнал. Медицинское обозрение. 2018; 2(1–1): 44–48.
4. Lankin V.Z., Tikhaze A.K. Role of Oxidative Stress in the Genesis of Atherosclerosis and Diabetes Mellitus: A Personal Look Back on 50 Years of Research. Сurr. Аging. Sci. 2017; 10(1): 18–25. doi: 10.2174/1874609809666160926142640
5. Микаелян Н.П., Кулаева И.О., Гурина А.Е. и др. Активность процесса перекисного окисления липидов и состояние системы антиоксидантной защиты у больных сахарным диабетом 2-го типа. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2013; (4): 64–68.
6. Chen J., Ding X., Wu R., et al. Novel Sesquiterpene Glycoside from Loquat Leaf Alleviates Type 2 Diabetes Mellitus Combined with Nonalcoholic Fatty Liver Disease by Improving Insulin Resistance, Oxidative Stress, Inflammation, and Gut Microbiota Composition. J. Agric. Food Chem. 2021; 69(47): 14176–14191. doi: 10.1021/acs.jafc.1c05596
7. Микаелян Н.П., Дворников А.С., Смирнова Н.В. и др. Нарушение взаимосвязи между обменом полиненасыщенных жирных кислот и развитием окислительного стресса на фоне сахарного диабета в эксперименте. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019; 167(3): 315–318.
8. Dunn S., Hilgers R.H., Das K.C. Thioredoxin deficiency exacerbates vascular dysfunction during diet-induced obesity in small mesenteric artery in mice. Microcirculation. 2021; 28(4): e12674. doi: 10.1111/micc.12674
9. Sharma S. High fat diet and its effects on cognitive health: alterations of neuronal and vascular components of brain. Physiol. Behav. 2021; 240: 113528. doi: 10.1016/j. physbeh.2021.113528
10. Gao L., Tang H., Zeng Q., et al. The anti-insulin resistance effect of scutellarin may be related to antioxidant stress and AMPKα activation in diabetic mice. Obes. Res. Clin. Pract. 2020; 14(4): 368–374. doi: 10.1016/j.orcp.2020.06.005
11. Magalhães D.A., Kume W.T., Correia F.S., et al. High-fat diet and streptozotocin in the induction of type 2 diabetes mellitus: a new proposal. An. Acad. Bras. Cienc. 2019; 91(1): e20180314. doi: 10.1590/0001-3765201920180314
12. Katakami N. Mechanism of Development of Atherosclerosis and Cardiovascular Disease in Diabetes Mellitus. J. Atheroscler. Thromb. 2018; 25(1): 27–39. doi: 10.5551/jat.RV17014
13. He F., Huang Y., Song Z., et al. Mitophagy-mediated adipose inflammation contributes to type 2 diabetes with hepatic insulin resistance. J. Exp. Med. 2021; 218(3): e20201416. doi: 10.1084/jem.20201416
14. Świątkiewicz I., Woźniak A., Taub P.R. Time-Restricted Eating and Metabolic Syndrome: Current Status and Future Perspectives. Nutrients. 2021; 13(1): 221. doi: 10.3390/nu1301022
15. Kim A., Koo J.H., Jin X., et al. Ablation of USP21 in skeletal muscle promotes oxidative fibre phenotype, inhibiting obesity and type 2 diabetes. J. Cachexia Sarcopenia Muscle. 2021; 12(6): 1669–1689. doi: 10.1002/jcsm.12777
16. Waldman M., Cohen K., Yadin D., et al. Regulation of diabetic cardiomyopathy by caloric restriction is mediated by intracellular signaling pathways involving ‘SIRT1 and PGC-1α’. Cardiovasc. Diabetol. 2018; 17(1): 111. doi: 10.1186/s12933- 018-0754-4
17. Morita Y., Senokuchi T., Yamada S., et al. Impact of tissue macrophage proliferation on peripheral and systemic insulin resistance in obese mice with diabetes. BMJ Open Diabetes Res. Care. 2020; 8(1): e001578. doi: 10.1136/ bmjdrc-2020-001578
18. Butler A.A., Havel P.J. Atropin and insulin resistance: Integration of endocrine, circadian, and stress signals regulating glucose metabolism. Obesity (Silver Spring). 2021; 29(11): 1799–1801. doi: 10.1002/oby.23249
19. Zhang X., Yang L,, Xu X., et al. A review of fibroblast growth factor 21 in diabetic cardiomyopathy. Heart Fail. Rev. 2019; 24(6): 1005–1017. doi: 10.1007/s10741-019-09809-x
20. Wang N., Ma Y., Liu Z., et al. Hydroxytyrosol prevents PM2.5- induced adiposity and insulin resistance by restraining oxidative stress related NF-κB pathway and modulation of gut microbiota in a murine model. Free Radic. Biol. Med. 2019; 141: 393–407. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2019.07.002
21. Tavallaie M., Voshtani R., Deng X., et al. Moderation of mitochondrial respiration mitigates metabolic syndrome of aging. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020; 117(18): 9840–9850. doi: 10.1073/pnas.1917948117
22. Cortés-Rojo C., Vargas-Vargas M.A., Olmos-Orizaba B.E., et al. Interplay between NADH oxidation by complex I, glutathione redox state and sirtuin-3, and its role in the development of insulin resistance. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis. 2020; 1866(8): 165801. doi: 10.1016/j.bbadis.2020.165801
23. Lemos V., de Oliveira R.M., Naia L., et al. The NAD+-dependent deacetylase SIRT2 attenuates oxidative stress and mitochondrial dysfunction and improves insulin sensitivity in hepatocytes. Hum. Mol. Genet. 2017; 26(21): 4105–4117. doi: 10.1093/hmg/ddx298
24. Kim H.R., Choi E.J., Kie J.H., et al. Deficiency of glutathione peroxidase-1 and catalase attenuated diet-induced obesity and associated metabolic disorders. Acta Diabetol. 2020; 57(2): 151–161. doi: 10.1007/s00592-019-01388-5
25. Ahuja S., Uniyal A., Akhtar A., et al. Alpha lipoic acid and metformin alleviates experimentally induced insulin resistance and cognitive deficit by modulation of TLR2 signalling. Pharmacol. Rep. 2019; 71(4): 614–623. doi: 10.1016/j.pharep.2019.02.016
26. Benlebna M., Balas L., Bonafos B., et al. Long-term intake of 9-PAHPA or 9-OAHPA modulates favorably the basal metabolism and exerts an insulin sensitizing effect in obesogenic diet-fed mice. Eur. J. Nutr. 2021; 60(4): 2013– 2027. doi: 10.1007/s00394-020-02391-1
27. Bhaskar S. Impact of obesity-induced type 2 diabetes on longterm outcomes following stroke. Clin. Sci. (Lond.). 2019; 133(14): 1603–1607. doi: 10.1042/CS20190492
28. Mazzei G., Ikegami R., Abolhassani N., et al. A high-fat diet exacerbates the Alzheimer’s disease pathology in the hippocampus of the AppNL-F/NL-F knock-in mouse model. Aging Cell. 2021; 20(8): e13429. doi: 10.1111/acel.13429
29. Petrovic I., Pejnovic N., Ljujic B., et al. Overexpression of Galectin 3 in Pancreatic β-Cells Amplifies β-Cell Apoptosis and Islet Inflammation in Type-2 Diabetes in Mice. Front Endocrinol (Lausanne). 2020; (11): 30. doi: 10.3389/ fendo.2020.00030
30. Rius-Pérez S., Torres-Cuevas I., Millán I., et al. PGC-1α, Inflammation, and Oxidative Stress: An Integrative View in Metabolism. Oxid. Med. Cell Longev. 2020; (2020): 1452696. doi: 10.1155/2020/1452696
