A légúti edények leválasztása növeli a vérnyomást és az arteriosclerosis jellegét - betűk
alanyok
absztrakt
A sima izomsejtek a vaszkulatúra fő ROS-forrása. Annak eldöntésére, hogy az érrendszeri légzési csatolás mértéke részt vesz-e érrendszeri betegségekben, olyan egereket generáltunk, amelyek az aorta simaizomsejtjeire korlátozódtak az UCP1 doxiciklinnel indukálható expressziójával. Az -441 SM22α promoter (SM22-rtTA egerek) által vezetett reverz tetraciklin transzaktivátort (rtTA) hordozó transzgénikus egereket egerekkel párosítottuk, amelyek transzgenikusak voltak egy tetraciklinre reagáló elem (TRE) -UCP1 minigén (TRE) - Ucp1 egerek), amelyek SM22-TRE-t adtak - Ucp1 egerek. Tíz nappal azután, hogy ezen egereket szacharóztartalmú ivóvízzel kezeltük doxiciklinnel (2 mg ml -1), az aorta Ucp1 hírvivő RNS expresszióját 12-szeres faktor indukálta azokhoz az egerekhez képest, amelyek csak szacharózt (1a) tartalmazó vizet ittak. . Az SM22 rtTA egerek (TRE cél nélkül) vagy a TRE Ucp1 egerek (antibiotikum által indukálható transzaktivátor nélkül; adatok nem láthatók) nem végeztek doxiciklin-függő Ucp1 gén expressziót.
a ) Az SM22-TRE-Ucp1 egereket 10 napig önmagában szacharózban vagy szacharózban lévő doxiciklinnel (Dox; 2 mg ml -1) kezeltük, majd meghatároztuk az aorta Ucp1 mRNS-szintjét (normalizáltuk Gapd-ra). Az eredmények négy egér esetében átlagosan ± Sem állapotonként. A csillag a P 11-et mutatja. Az UCP1 expresszió aorta indukciója nem volt hatással a testtömegre vagy a szérum kémiájára SM22-TRE-Ucp1 egerekben (1. kiegészítő ábra).
Az aorta UCP1 expressziójának doxiciklin-indukciója 46 mm Hg-rel (P = 0,002) és 21 mm Hg-val (2a, P = 0,005, fekete oszlopok) növelte a farok mandzsetta szisztolés vérnyomását. A vérnyomás emelkedését a doxiciklin-kezelés során beültetett telemetriás szenzorokkal (kiegészítő 2a. Ábra) és invazívan altatásban (az adatokat nem mutatjuk be) igazoltuk. A vérnyomás ugyanazokban az állatokban tért vissza a kiindulási értékre 10 nappal azután, hogy a doxiciklint eltávolították az ivóvízből (szürke sávok). A plazma renin aktivitás - kritikus meghatározó tényező a nátrium kezelésében a vesékben és a vérnyomás szabályozásában - majdnem megháromszorozódott a doxiciklinnel kezelt egereknél, és a doxiciklin kezelés leállítása után visszatért a kezdeti értékekhez (2b. Ábra). A nátrium kiválasztása a vizelettel csökkent a doxiciklin jelenlétében (2c. Ábra), ami kompatibilis a renin-angiotenzin-aldoszteron rendszer aktiválásával. A norepinefrin, a szimpatikus aktiváció markerének vizelettel történő kiválasztását az UCP1 indukció nem változtatta meg (az adatokat nem mutatjuk be).
a - c, Vad típusú apolipoprotein E allélokkal rendelkező SM22-TRE-Ucp1 egerek adatai; d - f, Az SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- egerek adatai; G, H, TRE-Ucp1 Apoe -/- egerek adatai; én, j, Az SM22 - rtTA Apoe -/- egerek adatai. a ) Szisztolés vérnyomás (SBP) és diasztolés vérnyomás (DBP) a vizsgálat kezdetén (fehér sávok, n = 10), 7 napos doxiciklin-kezelés után (fekete sávok, n = 10) és 10 nappal a doxiciklin-kezelés leállítása után (szürke), n = 5 ). A csillag P -/- egereket mutat a vizsgálat kezdetén (fehér sávok, n = 20) és 6 hét után nyugati étrenden (fekete sávok, n = 10) vagy doxiciklinnel (szürke sávok, n = 10). A csillag a P -/- egereket mutatja elején (fehér sávok) és 6 hét után nyugati diétán, doxiciklinnel (fekete sávok). H, Plazma renin aktivitása egerekből G . én, Vérnyomás SM22 - rtTA Apoe -/- egereknél az elején (fehér oszlopok) és 6 hét után nyugati diétán doxiciklinnel (fekete oszlopok). j, Plazma renin aktivitása egerekből én . Minden eredmény átlag ± fél
6 hét nyugati étrend után az UCP1 doxiciklin-indukciója az SM22-TRE-Ucp1-Apoe egerek aortáiban (3a, kitöltött szimbólumok) növelte az érelmeszesedést a doxiciklinnel nem kezelt alomtársakhoz képest (3a, nyitott szimbólumok). Az UCP1 indukció az etetett SM22-TRE-Ucp1-Apoe egerekben 6 hét után nem növelte az elváltozásokat (3. ábra), de a vérnyomás (2b. Ábra).
a - f, SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- Egerek ( a, d ) doxiciklin jelenlétében vagy hiányában TRE - Ucp1 Apoe -/- ( , e ) és SM22 - rtTA Apoe -/összehasonlítva. - ( c, f ). A csillagok P = 0,02 (ív), P = 0,008 (mellkasi aorta; mellkas) és P = 0,02 (has; has) egy (Mann-Whitney U teszt) be; P = 0,03 (mellkasi aorta) és P = 0,002 (hasi) ; P = 0,003 in c; és P = 0,001 és P = 0,037 in e, f (párosítatlan kétoldalas t-teszt). A hibasávok azt jelzik, hogy a d A felvett szem. Az éhomi lipoproteineket mutatja SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- egerekben. A rés x tengelye a töredékszámot jelöli. HDL, nagy sűrűségű lipoprotein; LDL, alacsony sűrűségű lipoprotein; VLDL, nagyon sűrű lipoprotein.
Az ateroszklerotikus elváltozások a doxiciklinnel kezelt SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- egerekben szövettanilag hasonlóak voltak a doxiciklinnel nem kezelt állatokéihoz. A legtöbb sejt makrofág volt, amelyet egy makrofág-specifikus markerrel történő festéssel határoztak meg (az érelmeszesedés nélküli adatok mérsékelten, de nem szignifikánsan csökkentek a kontroll aortákhoz képest (doxiciklin kezelés: 0,25 ± 0,05 µg ATP/mg) Fehérje; nincs doxiciklin: 0,31 ±) 0,09 µg ATP/mg fehérje (P = 0,51). Az ADP/ATP arányokat szintén nem befolyásolta a doxiciklin. Az aorta oxigénfogyasztása alacsonyabb volt azoknál az egereknél, amelyek reagáltak a ugyanúgy kezelték, enyhén, de nem szignifikánsan növekedett (doxiciklin-kezelés: 6,1 ± 1,2 nmol min -1 mg -1; nincs doxycyclin: 4,4 ± 1,8 nmol min -1 mg -1; P = 0,43).
Az érelmeszesedést általában krónikus gyulladásos betegségnek tekintik, amely érrendszeri sérülés következménye. Az ateroszklerózis egyik legkorábbi jele azonban a kóros mitokondriumok kialakulása a simaizomsejtekben 20, ami arra utal, hogy a mitokondriális diszfunkció betegségeket okoz ezekben a sejtekben, amelyek az ateroszklerózisra hajlamos erekben az uralkodó sejttípusok. Adataink közvetlen bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy a nem hatékony mitokondriális anyagcsere elősegítése a simaizomsejtekben magas vérnyomáshoz és felgyorsult arteriosclerosishoz vezet. E kísérletek 6 hetes időtartama alatt megnövekedett vérnyomás nem magyarázza az arterioszklerózis növekedését, mivel a doxiciklinnel kezelt egerek táplálékkal megnövelték a vérnyomást (2b. Kiegészítő ábra) anélkül, hogy befolyásolták volna az elváltozásokat (3. kiegészítő ábra). . A magas vérnyomás nem modulálja következetesen az érelmeszesedést a 21, 22 egerekben .
Korábbi adatok alátámasztják azt az elképzelést, hogy a légutak leválasztásának általános folyamata részt vehet az aterogenezisben. Az artériák marginális oxigénellátással rendelkeznek 23. A hipoxia csökkenti a légzésszabályozási arányt 24; vagyis a foszforilező (3. állapot) és a nem foszforiláló (4. állapot) légzés aránya. A nem kapcsolt légzés megelőzi az érelmeszesedést az elváltozásokra hajlamos aorta helyeken fehér Carneau galambokban, de nem ugyanazokon a helyeken a versenygalambokban (az érelmeszesedésre ellenálló törzs), és nem olyan aorta helyeken, ahol egyik törzsnél sem alakulnak ki elváltozások. A betegségtől mentes aortákban az esszenciális zsírsav-linoleát koncentrációja bőséges, de a zsírcsíkokban hiányosak az esszenciális zsírsavak 25, 26. Az esszenciális zsírsavhiány elősegíti a 27, 28 és az ateroszklerózis 29 elválasztását .
Az oxidatív stresszt meghatározhatjuk az ROS fokozott képződésének és az NO csökkent biohasznosulásának, mindkettő megfigyelhető az UCP1 simaizomban történő expressziójában. Ezek az eredmények váratlanok voltak. Úgy gondolják, hogy a nagy proton-mozgatóerő, amely akkor fordul elő, ha mind az ATP-fogyasztás, mind az ADP-hozzáférhetőség alacsony, meghatározza a ROS-termelést. Intenzív edzés révén azonban a vázizomzatban is növekszik a ROS-termelés, ahol a magas ATP-fogyasztás és az ADP elérhetősége ellenére elsőbbséget élvez a megnövekedett ROS-termelés.
Az egerek erekben a légutak enyhe leválasztása - a mitokondriális diszfunkció egyik formája - növeli az étrendben az oxidatív stresszt, a vérnyomást és az érelmeszesedést. Ezek az adatok alátámasztják azt a feltételezést, hogy az artériás fal helyi metabolikus rendellenességei érrendszeri betegségeket okoznak. Az érrendszer hatékony metabolizmusának fokozását célzó farmakológiai vagy táplálkozási stratégiák új megközelítéseket jelenthetnek az érelmeszesedés kezelésében.
Mód
Állatok
Vérnyomás
A non-invazív meghatározásokat tudatos egereknél végeztük a farok mandzsettával (lásd a kiegészítő információkat és az azokban szereplő hivatkozásokat). A telemetriai meghatározásokat a Data Science International rendszerével végeztük. 5 mg kg -1 L-NAME intravénás infúzió után invazív módon (PowerLab/8SP, AD Instruments) rögzítettük a vaszkuláris reakciókat a nitrogén-oxid szintáz gátlására.
Atherosclerosis
8 hetes korukban az apo-nulla háttérrel rendelkező állatokat nyugati étrenden kezdték 0,15% koleszterinnel, amely 42% kalóriát ad zsírként (TD 88137); A diétát 6 hétig folytattuk. Néhány 8 hetes egérnek 4% zsírtartalmat adtak, és 6 hétig nem adtak hozzá koleszterint. Az elváltozásokat az arc technikájával számszerűsítettük (lásd a további információkat és az ott található hivatkozásokat).
Szuperoxid- és akonitázvizsgálatok
Proteomelemzés
A szarvasmarha táplált SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- egereket 8 napig doxiciklinnel vagy anélkül kezeltük. Az aortákat foszfáttal pufferolt sóoldattal perfundáltuk, boncoltuk, leöblítettük, és az adventitiumokat eltávolítottuk. Az egyesített aortákat Potter-Elvehjem homogenizátorban összekevertük 1,0 ml lízispufferrel (30 mM Tris-HCl, pH 7,8, 7 M karbamid, 2 M tiokarbamid, 4% CHAPS, 1 mM NaF, 1 mM Na 3).; VO 4 teljes proteáz inhibitor koktél) jégen körülbelül 1 percig. A mintákat fluoreszcens kétdimenziós differenciál gélelektroforézissel és tömegspektrometriával elemeztük a leírtak szerint (lásd a kiegészítő információkat és az azokban szereplő hivatkozásokat). További információkért lásd: További módszerek.
hálaadás
Ezt a tanulmányt támogatták az Országos Egészségügyi Intézetek, a Klinikai Táplálkozási Kutatási Egység, a Cukorbetegség Kutató és Képző Központ támogatásai, az Amerikai Diabétesz Társaság mentor által finanszírozott posztdoktori ösztöndíja, valamint a Washingtoni Egyetem és a Siteman Cancer Center intézményi forrásai. A Proteomics támogatja a Washington Egyetem központját.
További információ
Kiegészítő ábra S1
Testtömeg és szérumkémia Dox-kezelt SM22-TRE UCP1 egerekben. (EPS 335 kb)
Kiegészítő ábra S2
A vérnyomást telemetriával határoztuk meg SM22-TRE UCP1 egerekben (a panel) és SM22-TRE UCP1-apoE -/- egerekben (b panel). (EPS 300 kb)
Kiegészítő ábra S3
Az UCP1 indukció hatása az érelmeszesedésre és a szérum koleszterinszintre a chow táplált egerekben. (EPS 587 kb)
Kiegészítő ábra S4
Metabolikus jellemzés és glükóz tolerancia nyugati táplálkozású SM22-TRE UCP1 apoE -/- egerekben. (EPS 360 kb)
Kiegészítő ábra S5
UCP1 expresszió az aortán kívüli artériákban. (EPS 307 kb)
Kiegészítő ábra S6
A Tempol hatása a farok mandzsettájának vérnyomására Dox-kezelt SM22-TRE UCP1 apoE -/- egerekben. (EPS 303 kb)
Kiegészítő ábrák: S1-S6
Ez a fájl az 1-6. Ábra kiegészítő jelmagyarázatát tartalmazza. (DOC 11 kb)
Kiegészítő módszertan
Ez a fájl egy kiegészítő módszertant tartalmaz. (DOC 8 kb)
További megjegyzések
Ez a fájl további hivatkozásokat tartalmaz. (DOC 12 kb)
Megjegyzések
Megjegyzés benyújtásával elfogadja a felhasználási feltételeket és a közösségi irányelveket. Ha valami visszaélést tapasztal, vagy nem felel meg feltételeinknek vagy irányelveinknek, kérjük, jelölje meg nem megfelelőnek.