CC BY
10
Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, серия Г. Медицина, фармация и дентална медицина t.XVI. ISSN 1311-9427. Научна сесия „Медицина и дентална медицина", 31 Октомври - 1 Ноември 2014. Scientific researches of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series G. Medicine, Pharmacy and Dental medicine, Vol.XVI, ISSN 1311-9427 Medicine and Stomatology Session, 31. October- 1. November 2014.
МАКСИМАЛНО ВРЕМЕ ДО ИЗТОЩЕНИЕ ПРИ ПЛЪХОВЕ С МЕ-ТАБОЛИТЕН СИНДРОМ СЛЕД ОСЕМ СЕДМИЧНА НЕМЕДИКАМЕНТОЗНА ТЕРАПИЯ Ангелова П.1, Н. Бояджиев1, К. Георгиева1, П. Атанасова2, П. Хрисчев1,
Д. Терзиева3 и Н. Георгиев4 1 Катедра по Физиология, 2 Катедра по Анатомия, хистология и ембрио-логия, 3 Катедра по клинична лаборатория, 4 Студент по медицина Медицински Университет - Пловдив
MAXIMUM TIME TO EXHAUSTION IN RATS WITH METABOLIC SYNDROME AFTER EIHGT WEEKS OF NONPHARMACOLOGICAL
TREATMENT
Angelova P.1, N. Boyadjiev1, K. Georgieva1, P. Atanassova2, P. Hrischev1, D.
Terzieva3 and N. Georgiev4 department of Physiology, 2Department of Anatomy, Histology and Embryology, 3Department of Clinical Laboratory, 4Medicine student, Medical
University-Plovdiv, Bulgaria
ABSTRACT
The aim of the study was to investigate opportunities for improvement of the maximum time to exhaustion (MTE) in rats with a dietary induced metabolic syndrome after eight weeks of nonpharmacological treatment.
The application of hypocaloric diet in rats with a dietary induced metabolic syndrome improved the MTE as compared with untreated animals (P<0.05), but it did not reach the levels in healthy rats (P<0.05). Increased physical activity and a combined diet and training program resulted in increasing the MTE as compared with untreated animals (P<0.05), with the MTE approaching values in healthy rats (P>0.05).
УВОД
Метаболитният синдром (МетС) се определя като комбинация от взаимно свързани рискови фактори за развитието на атеросклеротични сърдечносъдови заболявания и захарен диабет. Заради голямата си социална значимост МетС привлича вниманието на много изследователи, поради което са разработени различни модели при експериментални животни [1; 2; 3]. Прилагането на комбинирана високо липидна и високо захарозна диета (ВЛВЗД) с цел индуцирането на МетС води до сигнификантно намаляване на максималното време до изтощение (МВИ) от осма експериментална седмица [4]. Животните хранени с комбинирана високо липидна и високо въглехидратна храна развиват МетС след продължителен период от време [5; 6]. Терапията на МетС е комплексна - медикаментозна и немедикаментозна.
ЦЕЛ
Целта на настоящото проучване беше да изследваме възможността за подобряване на
максималното време до изтощение при плъхове с диетично индуциран метаболитен синдром след осем седмично немедикаментозно лечение. То е част от комплексно изследване на промяната на някои морфологични, функционални и клинично-химични показатели на различните етапи от диетичното индуциране на МетС при плъхове и възможността за обратимост на промените чрез диетично и тренировъчно повлияване.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИ
Материал
В експеримента се използваха мъжки плъхове, порода Wistar (n=70) с начална телесна маса 160-180 g, които бяха взети от вивариума на МУ - Пловдив. Плъховете бяха отглеждани в индивидуални метаболитни клетки при стандартни лабораторни условия. Целият експериментален протокол беше одобрен от Комисията по етика към животните, към Българската агенция по безопасност на храните.
Начално плъховете бяха разделени на две експериментални групи - здрава контролна група (ЗК, n=20, приемаща стандартна храна) и диетично манипулирана (Д, n=50, приемаща ВЛВЗД за индуциране на МетС). На 16та експериментална седмица група Д беше разделена на четири подгрупи: група с нелекуван МетС (МС, n=10, продължи да приема ВЛВЗД); хипокалорична група (ХК, n=10, на 16та седмица премина към хипокалорична храна); тренировъчна група (Т, n=10, на 16та седмица започна системно физическо натоварване и премина към стандартна лабораторна храна) и група с комбиниран хранителен и двигателен режим (ТХК, n=10, на 16та седмица започна системно физическо натоварване и премина към хипокалорична храна).
Диети
Здравата контролна група през цялото време приемаше стандартна храна ad libitum за лабораторни плъхове (Протеини: Мазнини: Въглехидрати - 18.5: 10.5: 71 En%, енергийно съдържание 2908 kcal/kg). Групата с нелекуван МетС през цялото време приемаше ВЛВЗД ad libitum (Протеини: Мазнини: Въглехидрати - 12.51: 30.15: 57.34 En%, енергийно съдържание 4298 kcal/kg). За период от 16 седмици групи ХК и ТХК приемаха ВЛВЗД, след това 8 седмици приемаха хипокалорична храна (с 30% намалено енергийно съдържание спрямо стандартната храна за сметка на фибри - 2035.6 kcal/kg).
Системно физическо натоварване
Тъй като бягането на тредмил е умение, което плъховете трябва да развият и поддържат, преди началото на функционалните тестове и системните тренировки всички животни бяха тренирани на тредмил за малки опитни животни (Columbus Instruments, Columbus, Ohio, USA) за 5 минути, със скорост 27 m/min, при наклон на лентата 5°, три пъти седмично. Такова натоварване не предизвиква адаптационни промени, но води до привикване на плъховете към бягането на тредмил [7; 8]. Плъховете от групи Т и ТХК бяха подложени на дозирано системно субмаксимално натоварване на тредмил със скорост на лентата 27 m/min, при наклон 5° (около 70 - 75% VO2max), 5 дни седмично за 8 седмици. Първият ден продължителността на тренировката беше 20 min и постепенно нарастваше с 5 min през ден до достигане на продължителност от 40 min. Останалите плъхове бягаха 5 минути, със скорост 27 m/min, при наклон на лентата 5°, три пъти седмично за поддържане на умението да бягат на тредмил.
Максимално време до изтощение (МВИ)
На 16та седмица и в края на проучването плъховете бяха подложени на тест за определяне на МВИ. Пиково натоварване се постигна със стъпаловидно покачване на скоростта на движение и наклона на лентата. Всяко стъпало беше с продължителност три минути. Плъховете бяха премахвани от теста когато не можеха повече да задържат позицията си на тредмила. Времето за достигане на това състояние приехме за МВИ [7].
Клинично-химични изследвания
След края на 16та експериментална седмица по десет плъха от групи ЗК и Д бяха ефтаназирани за събиране на кръв за извършване на клинично-химични изследвания. Серумните нива на кръвната захар, общ холестерол, триглицериди и HDL-холестерол бяха 44
изследвани с реактиви на Fortress Diagnostics (UK) с клинично-химичен анализатор Konelab 60 i (Thermophisher Scientific, USA).
Статистическа обработка
Резултатите са представени като X±SEM. Данните от експеримента бяха анализирани с one-way ANOWA за междугрупови различия. Използвахме статистическа програма SPSS v. 13.0. За сигнификантна се прие разликата при Р<0.05.
РЕЗУЛТАТИ И ОБСЪЖДАНЕ
На 16та експериментална седмица животните хранени с ВЛВЗД бяха с развит МетС. Плъховете от Д бяха с по-висок индекс телесна маса спрямо здравата контролна група и тяхната обиколка на корема беше по-голяма в сравнение със ЗК (Фигура 1). Серумните нива на кръвната захар, общия холестерол, триглицеридите при Д бяха по-високи спрямо ЗК. Здравата контролна група беше с по-високи серумни концентрации на HDL-холестерола в сравнение с Д (Таблица 1).
Таблица 1. Показатели за диетично индуциран метаболитен синдром при плъхове.
Показател BMI (g/ cm2) Обиколка на корема (cm) Кръвна захар (mmol/l) Общ холестерол (mmol/l) Триглицериди (mmol/l) HDL- холестерол (mmol/l)
Здрава контрола, n=8 0.65 ± 13.25 ± 8.00 ± 1.33 ± 0.41 ± 1.22 ±
0.013 0.14 0.38 0.10 0.03 0.09
Метаболитен синдром, n=8 0.75 ± 0.022 16.65 ± 0.48 11.53 ± 0.46 1.76 ± 0.05 1.20 ± 0.14 1.01 ± 0.03
P P<0.01 P<0.05 P<0.01 P<0.01 P<0.001 P<0.05
На 16та седмица плъховете от здравата контролна група бягаха по-дълго при теста за определяне на МВИ в сравнение с тези от диетично манипулираната група (16.75±0.55 срещу 11.39±0.50 min, Р<0.05). В края на проучването плъховете от ЗК отново бягаха по-дълго в сравнение с групата с нелекуван МетС (Р<0.05). Въпреки че не бяха подлагани на системно физическо натоварване след осем седмичното приложение на хипокалорична диета плъховете от ХК бягаха по-дълго в сравнение с МС (Р<0.05), но не достигнаха продължителността на здравите контроли (Р<0.05). Животните, подложени на тренировъчната програма и приемали стандартна лабораторна храна за период от осем седмици в края на проучването достигнаха МВИ по-голямо в сравнение с МС (Р<0.05) и без сигнификантна разлика спрямо ЗК (Р>0.05). Плъховете с МетС, преминали осем седмично лечение с хипокаларична дита и системно физическо натоварване също имаха МВИ аналогично на здравата контролна група (Р>0.05) и по-продължително в сравнение със нелекуваните животни (Р<0.05), (Фигура 1).
Лечението на МетС е комплексно. Основните акценти на немедикаментознатата терапия са редуциране на телесната маса, повишена физическа активност и диета, намаляваща риска от атеросклеротични съдови заболявания [9; 10; 11; 12; 13; 14; 15]. Повишаването на МВИ при приложените от нас три немедикаментозни режима е благоприятен маркер по отношение за физическата работоспособност на плъховете с МетС. Това позволява увеличаване на двигателната активност и подобряване на терапевтичните резултати.
Фигура 1. Максимално време до изтощение на плъхове с метаболитен синдром след осем седмично немедикаментозно лечение.
максимално време до изтощение
16-
s
14-
f— / □ Здрава контрола □ Метаболитен синдром
12-
10- и
min 8 □ Хипокалорична диета
6- □ Тренировка
4- □ Хипокалорична диета и тренировка
2-
0- А ✓
Здрава контрола - група ЗК, Метаболитен синдром - група МС, Хипокалорична диета - група ХК, Тренировка - група Т, Хипокалорична диета и тренировка - група ТХК; n=8 за всички вариационни редове; Р<0.01 при ЗК vsМС, МС vsХК, МС vs ТХК; P<0.05 при ЗК vs ХК, МС vs Т, ХК vs ТКХ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Прилагането на хипокалорична храна, системна тренировка и комбиниран диетичен и тренировъчен режим за осем седмици при плъхове с индуциран МетС доведе до повишаване на максималното време до изтощение в сравнение с нелекуваните животни. Само групите, при които беше прилагало системно физическо натоварване достигнаха МВИ като при здравите плъхове.
Благодарности
Проучването е подкрепено от Медицински Университет - Пловдив, по вътреуниверситетски проект НО - 37 / 2012.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Gajda, A., Pellizzon M., Ricci M. and Ulman E. Diet-Induced Metabolic Syndrome in Rodent Models, 2007, Animal Lab News.
2. Deng J., Huang J., Lu L. and Huang Li-Man . Impairment of cardiac insulin signalingand myocardial contractile performance in high-cholesterol/fructose-fed rats. American Journal of Physiology - Hearth and Circulatory Physiology, 2007, 293: H978-H987.
3. Huang C., Lin Y., Chen G., Huang H., Chuang s. and Chao P. Upregulation of lipogenesis and protein tyrosine phosphatase-1 B expression in the liver of Wistar rats with metabolic syndrome chronically induced by drinking sucrose water. Annuals of Nutrition and Metabolism, 2010, 57 : 169-176.
4. Ангелова П., Бояджиев Н., Георгиева К.,Атанасова П., Хрисчев П. Субмаксимална издръжливодст и максимално време до изтощение на плъхове, подложени на комбинирана високо липидна и високо въглехидратна диета. Научни трудове на Съюза на учените в България - Пловдив, 3013, Том XIV: 287 - 290.
5. Panchal S. K., Poudyal H., Iyer A., Nazer A., Alam A., Diwan V., Kauter K., Serina C., Campbell F., Ward L., Gobe G., Fenning A. and Brown L. High-carbohydrate high-fat diet -induced metabolic syndrome and cardiovascular remodeling in rats. Journal of Cardiovascular Pharmacology, 2011, 57 (1): 51-64.
6. Lene N. A., Pedersen J., Petersen J., Holstein-Rathloh N. H. and Kjolbye A. Metabolic and cardiac changes in cholesterol-fructose-fed rats. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods, 2010, 61: 292-296.
7. Georgieva K. and Boyadjiev N. P. Effects of Nandrolone Decanoate on VO2max, Running Economy, and Endurance in Rats. Medicine & Science in Sports & Exercise, 2004, 63 (8): 13361341.
8. Lambert M. L and Noakes T. D. Dissociation of changes VO2max, muscle QO2, and performance with training in rats. Journal of AppiedPhysiology, 1989, 66: 1620-1625.
9. Grundy S. Pre-diabetes, metabolic syndrome and cardiovascular risk. Journal of the American College of Cardiology, 2012, 59 (7): 635-643.
10. Chevalier L., Bos C., Azzout-Marniche D., Formentin G., Mosoni L., Hafnaoui N., Piecoq J., Tome D. and Gaudichon C. Energy restriction only slightly influences proteim metabolism in obese rats, whatever the level of protein and its source in diet. International Journal of Obesity, 2013, 37: 263-271.
11. Lopez-Legarrea P., de la Iglesia R., Abete I., Boudia-Pons I., Navas-Garretero S., Forgal L., Martinez J. A. and Zulet M. A. Short-term role of tthe dietary total antioxidant capacity in two hypocaloric regimens on obese with metabolic syndrome symptoms: the RESMENA randomized controlled trial. Nutrition & Metabolism, 2013, 10 (22).
12. Fung J., Rexrode U., Mantzoros Ch., Manson J., Willett W. and Hu F. Mediterranean Diet and Incidence of and Mortality From Coronary Hearth Disease and Stroke in Women. Circulation, 2009, 119: 1093-1100.
13. Uebanso T., Taketani Y., Fukaya M., Sato K., Takei Y., Sato T., Sawada N., Amo K., Harada N., Arai H., Yamamoto H. and Takeda E. Hypocaloric high-protein diet improves fatty liver and hypertriglyceridemia in sucrose-fed rats via two pathways. American Journal of Physiology Endocrinology and Metabolism, 2009, 297: E76-E84.
14. Galisteo M., Duarte J. and Zarzuelo A. Effect of dietary fibers on disturbances clustered in the metabolic syndrome. Journal of Nutritional Biochemistry, 2008, 19: 71-84.
15. Lira F.S., Rosa J., Pimentel G., Tarini V., Arida R., Fallopa F., Alves E., do Nascimento C., Oyama L., Seelaender M., Mello M. and Santos R. Inflammation and adipose tissue: effects of progressive load training in rats. Lipid Health and Disease, 2010, 9:109.
