تغییر مسیر سیگنال دهی انسولین ناشی از هیپرانسولینمی در عضله موش های تغذیه شده با چربی
مقاومت به انسولین حالتی از اختلال در پاسخگویی به عملکرد انسولین است. این وضعیت نه تنها منجر به جذب ناقص گلوکز می شود، بلکه خطر ابتلا به بیماری های قلبی عروقی (CVD)، سکته مغزی و چاقی را نیز افزایش می دهد. مطالعه حاضر، مکانیسم‌های مولکولی رژیم غذایی با کربوهیدرات و چربی بالا را در القای هیپرانسولینمی پیش دیابتی و تأثیر ورزش بر رویدادهای سیگنال دهی InsR، AChE عضلانی و فعالیت لاکتات دهیدروژناز بررسی می‌کند. موش های نر بالغ Wistar به گروه رژیم غذایی کنترل (C)، گروه رژیم غذایی پر کربوهیدرات (HCD)، گروه رژیم غذایی پرچرب (HFD) و گروه HCD و HFD با ورزش (به ترتیب HCD Ex و HFD Ex) تقسیم شدند. فعالیت استیل کولین استراز، فعالیت لاکتات دهیدروژناز، سطح کلی لاکتات، فسفریلاسیون IRS1 و الگوهای بیان Glut4در بافت عضلانی در میان این گروه ها مورد بررسی قرار گرفت. تغذیه با کربوهیدرات و چربی بالا منجر به وضعیت هیپرانسولینمی با کاهش فعالیت استیل کولین استراز (AChE) و اختلال در فسفوریلاسیون IRS1 همراه با افزایش غلظت لاکتات در عضله شد. ورزش، فسفوریلاسیون محل اتصال فسفوئینوزیتید 3 کیناز (PI3K) را به طور قابل توجهی افزایش داد و فسفوریلاسیون منفی IRS1 را کاهش داد و در نتیجه موجب افزایش بیان حامل گلوکز (GLUT) و کاهش تجمع لاکتات شد. همچنین، سطوح پیام رسانهای ثانوی مانند IP3و cAMP با ورزش افزایش پیدا کرد. افزایش سطح پیام رسان ثانوی سبب آزاد شدن کلسیم می شود، در نتیجه مسیر پایین دست را فعال کرده و موجب انتقال GLUT4 به غشای پلاسما می شود. نتایج نشان داد که اختلالات متابولیک و مسیر سیگنال دهی مشاهده شده در طول هیپرانسولینمی ناشی از رژیم غذایی، با ورزش مداوم بهبود می یابد. بنابراین، ورزش را می توان به عنوان یک روش مدیریت عالی نسبت به درمان دارویی دیابت و عوارض آن در نظر گرفت.
1. مقدمه
دیابت نوع 2 یک بیماری متابولیک پیچیده است که دارای یک جزء محیطی و ژنتیکی است که بیش از 5 % از جمعیت جوامع غربی را تحت تأثیر قرار می دهد. داده های اخیر حاصل از مطالعه چند ملیتی سازمان بهداشت جهانی در مورد بیماری های عروقی در دیابت، حاکی از آن است که علت اصلی مرگ و میر (52 % از موارد مرگ و میر) در بیماران دیابت نوع 2 ناشی از CVD است (1،2). چندین مطالعه، 3 مرحله را برای ایجاد دیابت نوع 2 نشان داده اند: مرحله هیپرانسولینمی، مرحله پیش دیابت و مرحله دیابت (3). در حالی که بیشتر مطالعات بر مرحله دیابت تمرکز کرده اند، شیوع هیپرانسولینمی و ناهنجاری های متعدد مرتبط با آن کمتر مورد توجه قرار گرفته اند. تقریباً یک سوم گلوکز مصرف شده توسط کبد، و بقیه آن توسط بافت های محیطی عمدتا عضله اسکلتی از طریق مکانیسم وابسته به انسولین استفاده می شود.
5. نتیجه گیری
داده های مولکولی ما نشان داد که هیپرانسولینمی پیش دیابتی ناشی از رژیم غذایی، منجر به اختلال در سیگنال دهی انسولین و نقایص درون سلولی پس گیرنده ای مانند اختلال در انتقال و متابولیسم گلوکز می شود. موثرترین روش برای بهبود مقاومت به انسولین و کاهش خطرات قلبی عروقی، ایجاد تغییرات مناسب در سبک زندگی است. از این رو، مطالعه ما بر اهمیت ورزش منظم به عنوان مدیریت درمانی مقاومت به انسولین، با کند کردن یا معکوس کردن پیشرفت دیابت و کاهش عوارض و مرگ و میر ناشی از عوارض مرتبط با دیابت می افزاید.
Insulin resistance is a state of impaired responsiveness to insulin action. This condition not only results in deficient glucose uptake but increases the risk for cardiovascular diseases (CVD), stroke, and obesity. The present work investigates the molecular mechanisms of high carbohydrate and fat diet in inducing prediabetic hyperinsulinemia and effect of exercise on InsR signaling events, muscular AChE, and lactate dehydrogenase activity. Adult male Wistar rats were divided into the control (C) diet group, high-carbohydrate diet (HCD) group, high-fat diet (HFD) group, and HCD and HFD groups with exercise (HCD Ex and HFD Ex, respectively). Acetyl choline esterase activity, lactate dehydrogenase activity, total lactate levels, IRS1 phosphorylations, and Glut4 expression patterns were studied in the muscle tissue among these groups. High carbohydrate and fat feeding led to hyperinsulinemic status with reduced acetylcholine esterase (AChE) activity and impaired phosphorylation of IRS1 along with increased lactate concentrations in the muscle. Exercise significantly upregulated phosphoinositide 3 kinase (PI3K) docking site phosphorylation and downregulated the negative IRS1 phosphorylations thereby increasing the glucose transporter (GLUT) expressions and reducing the lactate accumulation. Also, the levels of second messengers like IP3 and cAMP were increased with exercise. Increased second messenger levels induce calcium release thereby activating the downstream pathway promoting the translocation of GLUT4 to the plasma membrane. Our results showed that the metabolic and signaling pathway dysregulations seen during diet-induced hyperinsulinemia, a metabolic condition seen during the early stages in the development of prediabetes, were improved with vigorous physical exercise. Thus, exercise can be considered as an excellent management approach over drug therapy for diabetes and its complications.
1. Introduction
Type 2 diabetes mellitus is a complex metabolic disease with an environmental and genetic component affecting over 5% of the population in Western societies. Recent data from the World Health Organization Multinational Study of Vascular Disease in Diabetes indicate that the main cause of mortality (52% of deaths) in type 2 diabetes patients is due to CVD [1, 2]. Several studies suggest 3 phases for type 2 diabetes mellitus development: hyperinsulinemia stage, prediabetes stage, and diabetes stage [3]. While most of the studies focus on the diabetes stage, the prevalence of hyperinsulinemia and associated multiple abnormalities is less studied. Approximately one-third of ingested glucose is used by the liver and the rest by peripheral tissues, primarily the skeletal muscle via an insulin-dependent mechanism.
5. Conclusion
Our molecular data showed that diet-induced prediabetic hyperinsulinemia resulted in impaired insulin signaling and multiple postreceptor intracellulardefects including impaired glucose transport and metabolism. The most effective approach to improve insulin resistance and to reduce cardiovascular risk is appropriate changes in lifestyle. Hence, our study reinforces the importance of regular exercise, as the therapeutic management of insulin resistance by slowing or reversing the progression to diabetes and reducing the morbidity and mortality due to complications associated with diabetes.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
1. مقدمه
2. موضوعات و روشها
2.1. جانوران
2.2. سنجش استیل کولین استراز در عضلات: آماده سازی بافت
2.3. تجزیه و تحلیل سینتیکی لاکتات دهیدروژناز
2.4. تعیین غلظت لاکتات
2.5. تخمین IP3، اسید دی آسیل گلیسرول، AMP حلقوی و GMP حلقوی در موش صحرایی.
2.6. وسترن بلاتینگ
2.7. تجزیه و تحلیل آماری
3. نتایج
3.1 ستانداردسازی مدل موش هیپرانسولینمی
3.2. فعالیت استیل کولین استراز در عضلات
3.3. تجزیه و تحلیل LDH و لاکتات
3.4. سیگنالدهی انسولین در ماهیچه های اسکلتی
3.4.1. بیان گیرنده انسولین
3.4.2. بیان تیروزین p y612
3.4.3. بیان سرین 636/639p
3.5. تخمین اینوزیتول 1،4،5 تری فسفات (IP3) دی اسیل گلیسرول اسید، AMP حلقوی و GMP حلقوی در موش صحرایی
4. بحث
5. نتیجه گیری
منابع
1. Introduction
2. Materials and Methods
2.1. Animals
2.2. Acetylcholinesterase Assay in Muscles: Tissue Preparation
2.3. Kinetic Analysis of Lactate Dehydrogenase
2.4. Determination of Lactate Concentration.
2.5. Estimation of Rat IP3, Diacylglycerol Acid, Cyclic AMP, and Cyclic GMP
2.6. Western Blotting
2.7. Statistical Analysis
3. Results
3.1. Standardization of Hyperinsulinemic Rat Model
3.2. Acetyl Cholinesterase Activity in Muscles
3.3. Analysis of LDH and Lactate
3.4. Insulin Signaling in Skeletal Muscle
3.4.1. Insulin Receptor Expression
3.4.2. Tyrosine p y612 Expression
3.4.3. Serine p636/639 Expression
3.5. Estimation of Rat Inositol 1,4,5 Triphosphate (IP3) Diacylglycerol Acid, Cyclic AMP, and Cyclic GMP
4. Discussion
5. Conclusion
References
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه