Возрастные особенности формирования инсулинорезистентности организма и чувствительности к инсулину адипоцитов у крыс при индуцированном метаболическом синдроме

Пожилой возраст и инсулинорезистентность, сопровождающая метаболический синдром, являются значимыми факторами формирования сердечно-сосудистой патологии.

Цель работы: выявление возрастных особенностей формирования инсулинорезистентности организма и резистентности к инсулину адипоцитов крыс при индуцированном метаболическом синдроме.

Материал и методы. Исследование проведено на крысах-самцах линии Вистар, которые были распределены на следующие группы: 1-я (n = 14) – интактные крысы в возрасте 150 дней на момент окончания исследования; 2-я  (n = 14) – крысы в возрасте 150 дней на момент окончания 90-дневной диеты с высоким содержанием углеводов и жиров (ВУВЖД); 3-я (n = 14) – интактные крысы 540-дневного возраста на момент окончания исследования; 4-я (n = 14) – крысы в возрасте 540 дней после окончания 90-дневной ВУВЖД. Состав диеты: 16% белков, 21% жиров, 46% углеводов, в том числе 17% фруктозы, 0,125% холестерина с заменой питьевой воды 20%-м раствором фруктозы. По окончании диеты измеряли массу тела, органов, содержание в сыворотке крови глюкозы, инсулина, триглицеридов, лептина, триглицеридов в печени. Адипоциты эпидидимальной жировой ткани выделяли энзиматически, исследовали содержание активных форм кислорода (АФК) с помощью 2,3-дигидродихлорфлуоресцеина диацетата (DCF); выявлено усиление выработки АФК и ингибирование липолиза в ответ на инсулин.

Результаты. Обнаружено, что в обеих возрастных группах при ВУВЖД формируются признаки метаболического синдрома: висцеральное ожирение, гипергликемия, инсулинорезистентность (HOMA-IR), однако в группе молодых крыс более выражены показатели ожирения, в то время как у крыс старшей возрастной группы – призна   ки инсулинорезистентности. Лептинемия имела прямую корреляционную связь с HOMA-IR (rSp = 0,485; p = 0,03). Инсулинорезистентность адипоцитов наблюдали у крыс старше 540 дней после ВУВЖД.

Заключение. Полученные результаты позволяют говорить о том, что возраст является фактором риска развития инсулинорезистентности организма; под влиянием возраста происходит снижение чувствительности адипоцитов к инсулину при метаболическом синдроме. Возможным механизмом усугубления инсулинорезистентности с возрастом может быть повышение содержания лептина в сыворотке крови.

1. Katsimardou A., Imprialos K., Stavropoulos K., Sachinidis A., Dou mas M., Athyros V. Hypertension in metabolic syndrome: Novel insights. Curr. Hypertens. Rev. 2020;16(1):12–18. DOI: 10.2174/1573402115666190415161813.

2. Gouveia É.R., Gouveia B.R., Marques A., Peralta M., França C., Lima A. et al. Predictors of metabolic syndrome in adults and older adults from Amazonas. Brazil. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2021;18(3):1303. DOI: 10.3390/ijerph18031303.

3. Reaven G.M. Insulin resistance: The link between obesity and cardiovascular disease. Endocrinol. Metab. Clin. North. Am. 2008;37(3):581– 601. DOI: 10.1016/j.ecl.2008.06.005.

4. Kou H., Deng J., Gao D., Song A., Han Z., Wei J. et al. Relationship among adiponectin insulin resistance and atherosclerosis in non-diabetic hypertensive patients and healthy adults. Clin. Exp. Hypertens. 2018;40(7):656–663. DOI: 10.1080/10641963.2018.1425414.

5. Naryzhnaya N.V., Koshelskaya O.A., Kologrivova I.V., Kharitonova O.A., Evtushenko V.V., Boshchenko A.A. Hypertrophy and insulin resistance of epicardial adipose tissue adipocytes: Association with the coronary artery disease severity. Biomedicines. 2021;9(1):64. DOI: 10.3390/biomedicines9010064.

6. Tofler G.H., Muller J.E., Stone P.H., Willich S.N., Davis V.G., Poole W.K. et al. Factors leading to shorter survival after acute myocardial infarction in patients ages 65 to 75 years compared with younger patients. Am. J. Cardiol. 1988;62(13):860–867. DOI: 10.1016/0002-9149(88)90882-X.

7. Strait J.B., Lakatta E.G. Aging-associated cardiovascular changes and their relationship to heart failure. Heart Fail. Clin. 2012;8(1):143–164. DOI: 10.1016/j.hfc.2011.08.011.

8. Avolio A.P., Kuznetsova T., Heyndrickx G.R., Kerkhof P.L.M., Li J.K.-J. Arterial flow, pulse pressure and pulse wave velocity in men and women at various ages. In: Advances in experimental medicine and biology. New York: Springer LLC; 2018;1065:153–168. DOI: 10.1007/978-3-319-77932-4_10.

9. Strazhesko I.D., Kashtanova D.A., Dudinskaya E.N., Tkacheva O.N. Arterial aging: The role of hormonal and metabolic status and telomere biology. In: Biomarkers of human aging; Moskalev A. (ed.). New York: Springer, Cham; 2019;10:329–348. DOI: 10.1007/978-3-030-24970-0_20.

10. Lind L., Sundström J., Ärnlöv J., Risérus U., Lampa E. A longitudinal study over 40 years to study the metabolic syndrome as a risk factor for cardiovascular diseases. Sci. Rep. 2021;11(1):2978. DOI: 10.1038/s41598-021-82398-8.

11. Naryzhnaya N., Kurbatov B., Gorbunov A., Derkachev I., Logvinov S., Birulina J. et al. High carbohydrate high fat diet induces the production of connective tissue growth factors, increased blood pressure, and changes in the aortic wall in aged rats. FASEB J. 2021;35:S1.05125. DOI: 10.1096/fasebj.2021.35.S1.05125.

12. Birulina Yu.G., Ivanov V.V., Buyko E.E., Bykov V.V., Smagliy L.V., Nosarev A.V. et al. High-fat, high-carbohydrate diet-induced experimental model of metabolic syndrome in rats. Bulletin of Siberian Medicine. 2020;19(4):14–20 (In Russ.). DOI: 10.20538/1682-0363-20204-14-20.

13. Folch J., Lees M., Sloane Stanley G. A simple method for the isola tion and purification of total lipides from animal tissues. J. Biol. Chem. 1957;226:497–509.

14. Ilan E., Tirosh O., Madar Z. Triacylglycerol-mediated oxidative stress inhibits nitric oxide production in rat isolated hepatocytes. J. Nutr. 2005;135(9):2090–2095. DOI: 10.1093/jn/135.9.2090.

15. Thalmann S., Juge-Aubry C.E., Meier C.A. Explant cultures of white adipose tissue. Methods Mol. Biol. 2008;456:195–199. DOI: 10.1007/978-1-59745-245-8_14.

16. Suga H., Matsumoto D., Inoue K., Shigeura T., Eto H., Aoi N. et al. Numerical measurement of viable and nonviable adipocytes and other cellular components in aspirated fat tissue. Plast. Reconstr. Surg. 2008;122(1):103–114. DOI: 10.1097/PRS.0b013e31817742ed.

17. Steinhorn B., Sartoretto J.L., Sorrentino A., Romero N., Kalwa H., Dale Abel E. et al. Insulin-dependent metabolic and inotropic responses in the heart are modulated by hydrogen peroxide from NADPH-oxidase isoforms NOX2 and NOX. Free Radic. Biol. Med. 2017;113:16–25. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.09.006.

18. Burgeiro A., Fuhrmann A., Cherian S., Espinoza D., Jarak I., Carvalho R.A. et al. Glucose uptake and lipid metabolism are impaired in epicardial adipose tissue from heart failure patients with or without diabetes. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2016;310(7):E550–E564. DOI: 10.1152/ajpendo.00384.2015.

19. Viswanadha S., Londos C. Determination of lipolysis in isolated pri mary adipocytes BT. Methods Mol. Biol. 2008;456:299–306. DOI: 10.1007/978-1-59745-245-8_22.

20. Do Bonfim T.H.F., Tavares R.L., de Vasconcelos M.H.A., Gouveia M., Nunes P.C., Soares N.L. et al. Potentially obesogenic diets alter metabolic and neurobehavioural parameters in Wistar rats: A comparison between two dietary models. J. Affect Disord. 2021;279:451–461. DOI: 10.1016/j.jad.2020.10.034.

21. Tran L.T., Yuen V.G., McNeill J.H. The fructose-fed rat: A review on the mechanisms of fructose-induced insulin resistance and hypertension. Mol. Cell. Biochem. 2009;332(1–2):145–159. DOI: 10.1007/s11010-0090184-4.

22. Alberti K.G.M.M., Eckel R.H., Grundy S.M., Zimmet P.Z., Cleeman J.I., Donato K.A. et al. Harmonizing the metabolic syndrome. Circula tion. 2009;120(16): 1640–1645. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.109.192644.

23. Subirana I., Fitó M., Diaz O., Vila J., Francés A., Delpon E. et al. Prediction of coronary disease incidence by biomarkers of inflammation, oxidation, and metabolism. Sci. Rep. 2018;8(1):3191. DOI: 10.1038/s41598018-21482-y.

24. Rodríguez M., Pintado C., Torrillas-de la Cal R., Moltó E., Gallardo N., Andrés A. et al. Ageing alters the lipid sensing process in the hypothalamus of Wistar rats. Effect of food restriction. Nutr. Neurosci. 2021;5:1– 15. DOI: 10.1080/1028415X.2021.1872990.