CC BY
19УДК: 613.65:613.2.03:612.397.2:591.826:797.2:]-092.9:599.323.4
ПОКАЗАТЕЛИ ЖИРОВОЙ ТКАНИ КРЫС ПРИ НОРМАЛИЗАЦИИ КАЛОРИЙНОСТИ ПИТАНИЯ ПРИ ОТСУТСТВИИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ И НА ФОНЕ ПЛАВАНИЯ РАЗНЫХ РЕЖИМОВ
Котловский М. ЮЛ Гусакова С. В.1, Якимович И. Ю.1, Иванов В. В.1, Васильев В. Н.1, Чурин А. А. 2, Подрезов И. К.\ Портнова Н. А.\ Прокопьева А. В.\ Котловская Л. Ю.2, Дыгай А. М.2
*ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 634050, Московский тракт, 2, г. Томск, Россия
2НИИ фармакологии и регенеративной медицины имени Е.Д. Гольдберга Томского национального исследовательского медицинского центра Российской академии наук, 634028, пр. Ленина, 3, г. Томск, Россия
Для корреспонденции: Якимович Инесса Юрьевна, кандидат медицинских наук, доцент, заведующий кафедрой гигиены ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, e-mail: iness2501@yandex.ru
For correspondence: Yakimovich I.Yu., PhD, Siberian State Medical University, e-mail: iness2501@yandex.ru Information about authors:
Kotlovsky M. Yu., https://orcid.org/0000-0002-1037-2567 Gusakova S. V., https://orcid.org/0000-0001-5047-8668 Yakimovich I. Yu., http://orcid.org/0000-0002-7485-5920; Ivanov V. V., https://orcid.org/0000-0001-9348-4945 Vasilyev V. N., https://orcid.org/0000-0002-5705-606X Churin A. A., https://orcid.org/0000-0002-6088-7286 Podrezov I. K., https://orcid.org/0000-0002 Portnova N. A., https://orcid.org/0000-0002-6017-784X Prokopeva A. B., https://orcid.org/0000-0002-3741-3111 Kotlovskaya 2 L.Yu., https://orcid.org/0000-0002 Dygai A. M., https://orcid.org/0000-0001-6286-5315
РЕЗЮМЕ
Цель: изучить влияние диеты нормальной калорийности на параметры белой жировой ткани крыс на фоне регулярных физических нагрузок разных режимов и при их отсутствии. Материалы и методы: экспериментальная работа выполнена на белых крысах самцах. Животные были разделены на группы: без физических тренировок, с физическими тренировками в виде плавания в аэробном и анаэробном режиме. Половина крыс получала питание повышенной калорийности - доля жира 32% от суточной калорийности, а половина питание нормальной калорийности - со снижением доли жира в суточной калорийности до 11%. Выделяли подкожно-паховую (ПЖТ) и висцеральную жировую (ВЖТ) ткань (мезентериальную (МЖТ), забрюшинную (ЗЖТ), эпидидимальную (ЭЖТ)). Оценивали средний размер адипоцитов. Результаты: нормокалорийная диета приводила к снижению массы не только за счет уменьшения жирового депо, но и безжировой массы животных. Отмечается не пропорциональное изменение жировой ткани (ЖТ) с увеличением доли ВЖТ. На фоне анаэробной физической нагрузки диета приводила к снижению массы животных за счет уменьшения содержания ЖТ с сохранением безжировой массы. Наиболее благоприятный эффект на показатели ЖТ диета оказывала на фоне плавания в аэробном режиме, с пропорциональным снижением ВЖТ и ПЖТ. При отсутствии и на фоне физических тренировок диета приводила к уменьшению среднего размера МЖТ, ЭЖТ, а при аэробных физических нагрузках к увеличению среднего размера клеток ЗЖТ и ПЖТ. Заключение: нормализация калорийности питания за счет снижения в суточной калорийности жиров, выражено изменила морфометрических показатели ЖТ крыс, при отсутствии регулярной физической нагрузки и на фоне плавания в заданных режимах тренировок. При этом наиболее благоприятный эффект диета оказала на показатели ЖТ на фоне аэробной физической нагрузки.
Ключевые слова: жировая ткань, физическая нагрузка, диета, калорийность питания
INDICATORS OF ADIPOSE TISSUE OF RATS AT NORMALIZATION OF CALORIC NUTRITION IN THE ABSENCE OF PHYSICAL LOAD AND ON THE BACKGROUND OF SWIMMING OF DIFFERENT MODES
Kotlovsky M. Yu.2, Gusakova S. V.1, Yakimovich I. Yu.1, Ivanov V. V.1, Vasilyev V. N.1, Churin A. A.2, Podrezov I. K.i, Portnova N. A.\ Prokopeva A. B.\ Kotlovskaya L. Yu.2, Dygai A. M.2
Siberian State Medical University, Tomsk, Russia
2Goldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine, ^msk, Russia
SUMMARY
Objective: to study the effect of a normal calorie diet on the parameters of white adipose tissue of rats on the background of regular exercise of different modes and in their absence. Materials and methods: experimental work was performed on white male rats. The animals were divided into groups: without physical training, with physical training in the form of swimming in aerobic and anaerobic mode. Half of the rats received a high-calorie diet - the proportion of fat 32% of daily calories, and half a normal calorie diet-with a decrease in the proportion of fat in daily calories to 11%. Were isolated from subcutaneous inguinal (PAT) and visceral fat (VAT) tissue (mesenteric (MAT), retroperitoneal (RAT), indicate epididymal (of EAT)). The average adiposity size was evaluated. Results: normocaloric diet led to weight reduction not only by reducing fat stores but also lean mass of animals. There is no proportional change in adipose tissue (AT) with an increase in the proportion of VAT. Against the background of anaerobic physical activity, the diet led to a decrease in animal weight by reducing the content of AT while maintaining a fat-free mass. The most beneficial effect on the performance of AT diet provided in the background swimming in the aerobic mode, with a proportional reduction VAT and PAT. In the absence of and physical training diet led to a reduction in the average size MAT, EAT, but with aerobic exercise there was the increase in the average cell size RAT and PAT. Conclusion: normalization of caloric intake by reducing the daily caloric content of fat, expressed changed morphometric parameters of AT rats, in the absence of regular physical activity on the background of swimming with defined modes of training. At the same time, the most favorable effect of the diet had on the indicators of AT on the background of aerobic exercise.
Key words: adipose tissue, physical activity, diet, calorie intake
Питание, один из факторов внешней среды, обеспечивающий состояние здоровья, адаптационную способность к внешним неблагоприятным воздействиям и определяющий качество и продолжительность жизни [1]. Недостаток и избыток поступающих макронутриентов и микронутриенов, калорийность пищи являются предиктором риска развития хронических неинфекционных заболеваний (ХНИЗ) [2; 3].
Жировая ткань представляет собой динамичную ткань, выполняющую разнообразные функции (энергетическую, депонирующую, пластическую, терморегуляционную, защитную, регуляторную, секреторную) [4]. Как избыток, так и недостаток ЖТ, особенности распределения, нарушение ее функций играют важную роль в развитии ХНИЗ [5; 6]. Основные факторы среды, оказывающие значимое влияние на функцию, количество и распределение ЖТ, являются диета и физическая активность [7; 8; 9].
В настоящее время выбор диетических стратегий, обеспечивающих нормализацию параметров и функций ЖТ, на фоне питания разной калорийности, двигательной активности остается перспективной и актуальной задачей исследования.
Цель работы: изучить влияние диеты нормальной калорийности на параметры белой жировой ткани крыс на фоне регулярных физических нагрузок разных режимов и при их отсутствии.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Работа выполнена на самцах белых крыс 'Ш81аг. Содержание животных и проводимые манипуляции соответствовали правилам лабораторной практики и конвенции по защите животных. Было сформировано шесть групп: 1, 3 и 5 группы (по 18 крыс) получали питание повышенной калорийности за счет увеличения
жира до 32% от суточной калорийности; 2, 4, 6 (по 24 крысы) - питание нормальной калорийности с долей жира 11% от суточной калорийности. В 3 и 4 группах животных проводились физические тренировки в виде плавания через день в аэробном режиме продолжительностью 60 мин (отягощение 4% от массы тела), в 5 и 6 -в анаэробном режиме через день интервально в три подхода 80 сек с перерывом по 5 мин между подходами (отягощение 8% от массы тела).
Методом диссекции выделяли и взвешивали жировую ткань: подкожно-паховую, эпиди-димальную, забрюшинную, мезентериальную. Для оценки среднего размера адипоцитов из выделенных кусочков ЖТ были приготовлены микропрепараты. Компьютерной программой ImageJ 1.46 проводили морфометрическую обработку оцифрованных фотографий. [10; 11]. Статистическую обработку данных проводили с использованием программного пакета SPSS 22.0 с использованием методов параметрической и непараметрической статистики. Различия считали достоверными при p <0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Проведенное исследование показало, что нормализация калорийности питания за счет снижения в суточной калорийности жиров, без физической нагрузки приводила к снижению массы животных за счет уменьшения массы ЖТ и безжировой ткани (Рис. 1, Рис. 2). При этом отмечалось не пропорциональное снижение массы ВЖТ и ПЖТ с увеличением доли ВЖТ (соотношение ПЖТ к ВЖТ изменилось с 43% до 27% (p < 0,001)).
На фоне регулярной аэробной физической нагрузки диета приводила к снижению массы тела крыс (жировой и безжировой массы) преимущественно за счет уменьшения
Рисунок 1. Влияние нормокалорийной диеты на массу тела (г) крыс на фоне физической нагрузки и
без таковой, Me Ю1; Q3]
Рисунок 2. Влияние нормокалорийной диеты на жировую и безжировую массу (г) крыс на фоне физической нагрузки и без таковой, Me Ю1; Q3]
массы ЖТ с пропорциональным снижением висцерального и подкожного жировых депо.
На фоне анаэробной физической нагрузки диета приводила к снижению массы тела только за счет уменьшения массы ЖТ, отмечалось не пропорциональное снижение депо ВЖТ и ПЖТ с увеличением доли ВЖТ (соотношение ПЖТ к ВЖТ изменилось с 48% до 28% (р <0,01).
Снижение общей массы ЖТ во всех случаях происходило за счет уменьшения массы, как висцерального, так и подкожного жировых депо (Рис. 3). При этом не зависимо от наличия и вида физической нагрузки произошло увеличение в процентном соотношении доли ЭЖТ (Рис. 4).
Нормализация калорийности питания при отсутствии физической нагрузки приводила к уменьшению среднего размера адипоцитов во всех жировых депо (Рис. 5).
На фоне регулярной аэробной физической нагрузки диета приводила к уменьшению среднего размера адипоцитов МЖТ и ЭЖТ, увеличению клеток ЗЖТ и ПЖТ.
На фоне регулярной анаэробной физической нагрузки к уменьшению среднего размера ади-поцитов МЖТ, ЭЖТ и ПЖТ, увеличению ЗЖТ.
ОБСУЖДЕНИЕ
Снижение калорийности питания за счет уменьшения жиров уменьшает поступления энергетических субстратов извне, что в свою очередь приводит к снижению массы тела [12, 13]. В работе показано, что диета приводит к снижению массы не только за счет уменьшения жирового депо, но и безжировой массы животных, что может способствовать понижению активной функциональной ткани и в
Рисунок 3. Влияние нормокалорийной диеты на массу подкожной, мезентериальной, эпидидималь-ной, забрюшинной жировой ткани (г) на фоне физической нагрузки и без таковой, Me Ю1; Q3]
% Р( 0,001 Ре 0,05 Р е 0,01
1 2 3 4 5 6
Группа животных □ МЖТ ПЗЖТ ИЭЖТ ИПЖТ
Рисунок 4. Влияние нормокалорийной диеты на распределение подкожной, мезентериальной, эпи-дидимальной, забрюшинной жировой ткани (%) на фоне физической нагрузки и без таковой
первую очередь мышечной. При этом отмечается не пропорциональное изменение ЖТ с увеличением доли ВЖТ. Известно, что жировые депо организма различаются по своим функциональным и метаболическим характеристикам [13; 14; 15]. В ранее проведенных исследованиях, показано, что ВЖТ в большей
степени ассоциирована с инсулинрезистент-ностью и увеличение ее объема может повышать риск неблагоприятного прогноза [15].
Нормокалорийная диета на фоне анаэробной физической нагрузки снижала массу животных за счет уменьшения ЖТ с сохранением безжировой массы. Интервальные интенсив-
Рисунок 5. Влияние нормокалорийной диеты на средний размер адипоцитов белой жировой ткани крыс на фоне физической нагрузки и без таковой (мкм), M±m
ные физические нагрузки способствуют увеличению и сохранению мышечной массы, что является благоприятным фактором при снижении поступления энергетических субстратов. Тем не менее, на фоне данного режима плавания перераспределение ЖТ в процентном соотношении произошло в сторону ВЖТ.
Наиболее благоприятный эффект на показатели ЖТ диета оказала на фоне плавания в аэробном режиме, что привело к пропорциональному снижению ВЖТ и ПЖТ. При этом на фоне уменьшения среднего размера адипоцитов ВЖТ, было отмечено увеличение среднего размера клеток ПЖТ, что возможно рассматривать как реакцию адаптации на повышение энергозатрат, запас триглицеридов ПЖТ направлен на обеспечение энергетическими субстратами организма при физической нагрузке [16].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Таким образом, нормализация калорийности питания за счет снижения суточной калорийности жиров, выражено изменила морфометрических показатели ЖТ крыс, при отсутствии регулярной физической нагрузки и на фоне плавания в заданных режимах тренировок. При этом наиболее благоприятный эффект диета оказала на показатели ЖТ на фоне аэробной физической нагрузки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. The authors have no conflict of interests to declare.
ЛИТЕРАТУРА
1. Боровик Т. Э., Семенова Н. Н., Степанова Т. Н. Сбалансированное питание де-
тей — основа здорового образа жизни. Педиатрическая фармакология. 2010; 7(3): 82-87.
2. Данилова Е. С., Потемкина Р. А., Попович М. В. и др. Процесс реализации региональных программ профилактики неинфекционных заболеваний: двухлетние итоги. Профилактическая медицина. 2015;18(4):17-22.
3. Самородская И. В., Усова Е. В. Профилактика хронических неинфекционных заболеваний у пациентов с ожирением: выбор тактики ведения, целевые критерии и мониторинг. Обзор зарубежных рекомендаций. Профилактическая медицина. 2015;18(4): 62-67.
4. Мяделец О. Д., Мяделец В. О., Соболевская И. С, Кичигина Т. Н. Белая и бурая жировые ткани: взаимодействие со скелетной мышечной тканью. Вестник ВГМУ. 2014; 13(5): 32-44.
5. Chooi YC., Ding C., Magkos F. The epidemiology of obesity. Metabolism. 2019;92:6-10. - https://doi.org/10.10167j.metabol.2018.09.005
6. Филатова Г. А., Дэпюи Т. И., Гришина Т. И. Ожирение: спорные вопросы, определяющие метаболическое здоровье. Эндокринология: новости, мнения, обучение. 2018; 7 (1): 58-67.
7. Soderlund A., Fischer A., Johansson T. Physical activity, diet and behaviour modification in the treatment of overweight and obese adults: a systematic review. Perspect Public Health. 2009;129:1132-142.
8. Brown T., Avenell A., Edmunds L. D. et al. Systematic review of long-term lifestyle interventions to prevent weight gain and morbidity in adults. Obes. Rev. 2009;10:627-638.
9. Wu T., Gao X., Chen M., Dam R. M. Long-term effectiveness TOf diet-plus-exercise interventions vs. diet-only interventions for weight loss: a meta-analysis. Obes. Rev. 2009;10: 313-323.
10. Sebastian D. P., Stephen I. L., Hiroyuki M. et al. Quantifying Size and Number of Adipocytes in Adipose Tissue. Methods Enzymol. 2014;537: 93-122.
11. Vegiopoulos A., Rohm M., Herzig S. Adipose tissue: between the extremes. EMBO J. 2017;36(14): 1999-201 7.
12. Avenell A., Brown T. J., Mcgee M. A., Campbell M. K., Grant A. M., Broom J., Jung WCS. , Smith RT. What are the long-term benefits of weight reducing diets in adults? A systematic review of randomized controlled trials. J Hum Nutr Diet. 2004;17:317-335.
13. Wilding J.P. Treatment strategies for obesity. Obes Rev. 2007;1:137-44.
14. Каладзе Н. Н., Скоромная Н. Н. Взаимосвязь антропометрических данных и показателей жирового обмена с данными денсито-метрии. Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2015;5(3)(19):20-24.
15. Бородкина Д.А., Груздева О. В., Квит-кова Л. В., Барбараш О. Л. Можно ли назвать висцеральное ожирение ключевым фактором парадокса ожирения? Проблемы эндокринологии. 2016; 6: 33-39.
16. Титов В.Н. Функциональное различие висцеральных жировых клеток и подкожных ади-поцитов. Клиническая медицина. 2015;2:14-23.
REFERENCES
1. Borovik T. E., Semyonova N. N., Stepanova T. N. Balanced diet in childhood — the foundation of a healthy life. Pediatricheskaya Farmakologiya. 2010;7(13): 82-87. (In Russ)
2. Danilova E. S., Potemkina R. A., Popovich M. V. and others. The process of implementing regional programs for the prevention of noncommunicable diseases: two-year results. Preventative medicine. 2015;18(4):17-22. (In Russ)
3. Samorodskaya I. V., Usova E. V. Prevention of chronic noncommunicable diseases in obese patients: choice of management tactics, target criteria and monitoring. Review of foreign recommendations. Preventative medicine. 2015; 18 (4): 62-67. (In Russ)
4. Myadelets O. D., Myadelets V. O., Sobolevskaya I. S., Kichigina T. N. White and brown adipose tissue: interaction with skeletal muscle tissue. Vestnik VGMU. 2014;13(5):32-44. (In Russ)
5. Chooi YC., Ding C., Magkos F. The epidemiology of obesity. Metabolism. 2019;92:6-10. - https://doi.org/10.1016/j.metabol.2018.09.005
6. Filatova G. A., Depuyi T. I. Grishina T. I. Obesity: controversial issues that define metabolic health. Endokrinologiya: novosti, mneniya, obuchenie. 2018; 7 (1): 58-67. (In Russ)
7. Soderlund A., Fischer A., Johansson T. Physical activity, diet and behaviour modification in the treatment of overweight and obese adults: a systematic review. Perspect Public Health. 2009; 129: 1132-142.
8. Brown T., Avenell A., Edmunds L. D. et al. Systematic review of long-term lifestyle interventions to prevent weight gain and morbidity in adults. Obes. Rev. 2009; 10: 627-638.
9. Wu T., Gao X., Chen M., Dam R. M. Long-term effectiveness Tof diet-plus-exercise interventions vs. diet-only interventions for weight loss: a meta-analysis. Obes. Rev. 2009; 10: 313-323.
10. Sebastian D. P., Stephen I. L., Hiroyuki M. et al. Quantifying Size and Number of Adipocytes in Adipose Tissue. Methods Enzymol. 2014; 537: P. 93-122.
11. Vegiopoulos A., Rohm M., Herzig S. Adipose tissue: between the extremes. EMBO J. 2017; 36 (14): 1999-2017.
12. Avenell A., Brown T. J., Mcgee M. A., Campbell M. K., Grant A. M., Broom J., Jung WCS. , Smith R T. What are the long-term benefits of weight reducing diets in adults? A systematic review of randomized controlled trials. J Hum Nutr Diet. 2004;17:317-335.
13. Wilding J. P. Treatment strategies for obesity. Obes Rev. 2007;1:137-44.
14. Kaladze N. N., Skoromnaya N. N. The relationship of anthropometric data and indicators with data densitometry. Crimean journal of experimental and clinical medicine. 2015;5(3) (19):20-24. (In Russ)
15. Borodkina D. A., Gruzdeva O. V., Kvitkova L. V., Barbarash O. L. Is visceral obesity the cause of obesity paradox? Problems of endocrinology. 2016;6:33-39. (In Russ)
16. Titov V. N. Functional difference between visceral fat cells and subcutaneous adipocytes. Clinical medicine. 2015;2:14-23. (In Russ)
