Toitumine mõjutab märkimisväärselt neerukahjustuse immunopatoloogiat ja raskusastet

Kontakt: emily.li@wecistanche.com

John E. Brus et al

Abstraktne: 

"Toitumine on kogu maailmas haigestumuse ja suremuse peamine põhjuslik riskitegur, kuid seda võetakse prekliiniliste loomkatsete kavandamisel harva arvesse. Mitmed ameeriklaste toitumisalased ebapiisavused on osutunud kahjulikuksneerudtervist; vastutavad mehhanismid on aga ebaselged ja neid on suures osas seostatud diabeedi või hüpertensiooni tekkega. Siin otsustasime kindlaks teha, kas toitumine mõjutab isaste C57Bl / 6 hiirte vastuvõtlikkust neerukahjustusele. Hiirtele toideti 12 nädala jooksul enne hiirte esilekutsumist standardset tšau dieeti, kaubanduslikult saadavat läänedieeti (WD) või uudset amerikaniseeritud dieeti (AD).neerudvigastuskasutades foolhappe nefropaatia (FAN) või ühepoolse neeruisheemia-reperfusioonikahjustuse (uIRI) mudeleid. FAN-is olid hiirtel, kellele toideti WD-d ja AD-d, halvemad koekahjustuse histoloogilised tõendid ja nefrotoksilisusega seotud geenide suurem ekspressioon neerudes, võrreldes hiirtega, kellele toideti toitu. AD-ga toidetud hiirtel tekkis pärast FAN-i raskem neerude hüpertroofia ja geeniekspressiooni andmed viitavad sellele, et FAN-i mehhanism erines toitumise vahel. Samal ajal oli WD-ga toidetud hiirtel suurim tsirkuleeriv interleukiini-6 kontsentratsioon. UIRI puhul ei täheldatud erinevusi neerukoe kahjustuste osas dieedi vahel; aga hiirtel, keda toideti WD ja AD-ga, ilmnesid põletikulise vastuse pärssimine. Kokkuvõttes toetavad meie andmed hüpoteesi, et toitumine mõjutab otseselt haiguse tõsidust ja patofüsioloogiatneerudhaigusja see on kriitiline eksperimentaalne muutuja, mida tuleb mehhaanilistes prekliinilistes loomkatsetes arvesse võtta.

Märksõnad: lääne dieet; hiir; ägeneerudvigastus; toitumise kvaliteet; toitumine

Klõpsake siin, et saada rohkem teavet Cistanche'i toodete kohta neerude parandamiseks

1. Sissejuhatus

Elustiil aitab kaasa üldisele heaolule ja mõjutab märkimisväärselt südame-veresoonkonna haiguste (CVD) tulemusi sõltumata geneetilisest riskist [1]. Toitumine on elustiili põhikomponent ning vale toitumine ja toitumisega seotud haigused moodustavad enam kui kaheksa 30 peamisest haigestumuse ja suremuse riskifaktorist kogu maailmas [2]. Siiski on üllatavalt ebaselged mehhanismid, mis kirjeldavad, kuidas halb toitumine negatiivselt mõjutab tervist.

Toitumisuuringute peamiseks takistuseks on olnud raskused inimese toitumisharjumuste keeruka ja mitmetahulise olemuse sobimatul modelleerimisel mehaanilistes prekliinilistes loomkatsetes. Tšau dieedid on näriliste prekliinilistes uuringutes enimkasutatav toiduallikas tänu nende kõrgele toiteväärtusele, säilitusstabiilsusele ja suhteliselt madalatele tootmiskuludele. Teraviljapõhistest segudest, millele on lisatud kvaliteetseid õlisid ja vitamiinide/mineraalide segusid, on tšau-dieedid halvasti esindatud arenenud ühiskondades täheldatud suhteliselt madalast toiteväärtusest. See on viinud mitmesuguste haigusi esilekutsuvate dieetide loomiseni, millest enamik keskendub arenenud riikide kõrge kalorsusega tarbimisele ning põhjustab metsloomadel rasvumist ja metaboolseid düsfunktsioone. Kuigi rasvumine ja metaboolne düsfunktsioon on endiselt peamised terviseprobleemid kogu maailmas, kujutavad praegused kaubanduslikult kättesaadavad kõrge kalorsusega dieedid äärmuslikku ja väga kitsast vaadet lääne ühiskondades kirjeldatud keerulistest toitumishäiretest. Teatud toitaine füsioloogilised toimed sõltuvad sageli teiste toitainete olemasolust ja rohkusest (nagu naatriumi ja kaaliumi suhe [3,4]) ning neid koostoimeid ei võeta kaubanduslikult kättesaadavate haigusi esilekutsuvate dieetide puhul arvesse. Seetõttu on võimalik, et toitumisuuringutes levinud reduktsionistlik lähenemine on tahtmatult takistanud närilistelt saadud mehhaaniliste andmete edukat tõlkimist inimestele.

Püüdes seda probleemi lahendada, töötame välja uudset amerikaniseeritud dieeti (AD), mis hõlmab mitmeid ameeriklaste toitumise ebapiisavust [5]. AD on kahe graanuliga dieet, mis koosneb teraviljapõhisest graanulist ja sünteetilisest "magusast ja soolasest" graanulist ning töötati välja toitumiseelistuste uurimise huvides ning võib tasakaalustada traditsiooniliste kõrge kalorsusega näriliste toitumise kahjulikke mõjusid [6 ]. Huvitav on see, et mitmed AD-s tehtud toitainete modifikatsioonid on avaldanud mõjuneerudtervistkas otsesel või kaudsel viisil [7–10].Neerdüsfunktsioonon SVH peamine põhjus ja sagedane tulemus dieedist põhjustatud haiguste puhul, nagudiabeetjahüpertensioon. Hiljutised analüüsid on näidanud, et kehv toidukvaliteet suurendab haigestumistneerudvigastusjahaigus[11]; vastutavad mehhanismid jäävad aga ebaselgeks. Seetõttu otsustasime kindlaks teha, kas dieet mõjutab märkimisväärselt kahe erineva neerukahjustuse hiiremudeli tulemusi.

2. Materjalid ja meetodid

2.1. Loomad ja dieedid

Kõik loomkatsed viidi läbi vastavalt Liberty ülikooli institutsionaalse loomade hooldamise ja kasutamise komitee poolt heaks kiidetud protokollidele ning kooskõlas laboriloomade hooldamise ja kasutamise juhendiga [12]. Võõrutavad (3-nädalased) isased C57Bl/6 hiired osteti Jacksoni laborist ja paigutati rühmadesse (3–5 hiirt puuri kohta) koos maisitõlviku allapanuga, standardse näriliste toiduga (Teklad Global 18 protsenti, # 2018) ja süsinikfiltriga kraanivesi. Pärast 1-nädalast kohanemisperioodi anti hiirtele ad libitum juurdepääs ühele kolmest dieedist: chow (Teklad Global 18 protsenti, #2018, n=14), kaubanduslikult saadav lääne dieet (WD, " #TD.88137, n=13) või meie romaan "AD" (n=14).

AD koosneb kahest pelletist, millele viidatakse kui AD chow (TD.170651) ja ADsyn thetic (TD.170698 & TD.170699). AD-tšau pellet on modifitseeritud chow-põhine pellet, mis sisaldab vähendatud rasvlahustuvate vitamiinide (A, D ja E) ja lahustumatute kiudainete (neutraalne detergentkiud) sisaldusega. Sünteetiline dieet sisaldas liigset sahharoosi, fruktoosi, küllastunud rasvu, kolesterooli, oomega{5}} polüküllastumata rasvhappeid, transrasvhappeid, naatriumi ja fosforit, vähendades samal ajal kaaliumi ja oomega{7}} polüküllastumata rasvhapete sisaldust. . Transrasvhapped lisati koostisse, kuna neid tarbitakse endiselt looduslikest allikatest (näiteks veiselihast), kuid AD sünteetilises pelletis sisalduv osa oli palju väiksem kui teistes varasemates uuringutes [13–16]. Iga toitaine lisamine põhines Ameerika Ühendriikide Põllumajandusministeeriumi hiljutistel aruannetel [5,12] põhinedes hiirte ja inimeste tegeliku ja soovitatava tarbimise protsendi erinevuse kokkulangemisel (näidatud lisa A tabelis A1). Iga pelleti toitainekoostis põhines ameeriklaste iga toitaine teatatud ja soovitatava tarbimise väärtuste arvutatud protsendi erinevusel ning seda protsentuaalset erinevust rakendati seejärel hiirte toitainete vajadustele [13]. Seejärel kohandati iga pelleti lõplikku koostist täiendavalt, et võtta arvesse vastavalt 2 ja 0,5 g AD sünteetilist ja ADchow'i päevast tarbimist. Teine sünteetiline pellet, ADsythetic2, koostati nii, et see sobiks dieedieelistuste muutustega üle 8 nädala, kus hiired tarbisid ligikaudu võrdses koguses (1, 5 g) nii ADchowi kui ka ADsynthetic2 iga päev. Selles uuringus kasutatud dieetide kokkuvõte on esitatud tabelis 1.

2.2. Ägeda neerukahjustuse hiiremudelid (AKI)

Hiired jäid oma eksperimentaalsele dieedile 12 nädalat enne indutseerimistneerudvigastusfoolhappest põhjustatud nefropaatia (FAN) või ühepoolse isheemia-reperfusioonikahjustuse (uIRI) mudelitega. Need mudelid valiti, kuna neid kasutatakse kirjanduses regulaarselt ja need on tugevadneerudvigastusannusest sõltuval viisil [17]. FAN-mudel viidi läbi varasemate väljaannete [18–21] põhjal koos modifikatsioonidega. Toidurühmade kehakaalu erinevuse tõttu arvutasime uuringu väikseima hiire (25 g) jaoks annuse 250 mg/kg ja manustati kõigile sama doosi (6,25 mg/500 µL) hiired lühikese isofluraananesteesia all (3% 100% hapnikus, 600 ml/min). Kontrollhiired (n=4 iga dieedi kohta) said võrdse koguse (500 µL) 0,3 mM naatriumvesinikkarbonaadi kandjat kui hiired, kes said FAN-i (n=4 iga dieedi puhul). uIRI mudeli jaoks anesteseeriti hiired (iga dieedi puhul n=5–6) isofluraaniga ja külgmiselt tehti sisselõige ning vasakpoolse arteri ja veeni.neeruderaldati ümbritsevast side- ja rasvkoest ning blokeeriti mikrovaskulaarse klambriga. 45 minuti pärast eemaldati klamber ja verevoolu taastumist kinnitati visuaalselt. Lihaskond suleti 4.{2}} siidõmblusega ja naha sisselõige suleti kirurgiliste klambritega. Keha pinnatemperatuuri hoiti soojuslambi ja soojenduspadjaga 28–3{6}} ◦C (tavaline kehapinna temperatuur ~30 ◦C). Buprenorfiini (0,1 mg/ml, 100 µl subkutaanselt süstituna) manustati valuvaigistina, kui loom hakkas teadvusele tulema.

Cistanche võib ravida neerukahjustusi

2.3. Loomade eutanaasia, histoloogiline analüüs ja neerufunktsiooni seerumi mõõtmised

Loomad surmati 24 (uIRI) või 48 tundi (FAN) hiljem emakakaela dislokatsiooniga, samas kui nad olid lühikese isofluraananesteesia all. Süda eemaldati ja tüve veri koguti, jäeti 10 minutiks toatemperatuurile ja tsentrifuugiti 10 min 2500 g juures. Seerum koguti ja külmutati temperatuuril –80 ◦C, kuni analüüsiti kreatiniini (Crystal Chem), vere uurea lämmastiku (BUN, Arbor Assays) või interleukiini-6 (IL6, Biolegend) suhtes, kasutades kaubanduslikult saadavaid analüüse. Neerud lõigati lahti ja kapseldati lahti ning keskmine sagitaalne sektsioon fikseeriti 10-protsendilises fosfaatpuhverdatud formaliinis, sisestati parafiini, ja 5 µm lõigud lõigati ja värviti H&E või Picro Sirius Rediga (ABCAM). H&E värvitud lõikudes hinnati ägeda tubulaarse nekroosi raskust indiviidil, kes olid pimestatud katseplaaniga skaalal 0–4, kus (0) viitab vigastuste puudumisele, (1) on<25% of="" the="" identifiable="" tissue="" area="" consists="" of="" injury,="" (2)="" 25–50%,="" (3)="" 50–75%,="" and="" (4)="">75 protsenti. Sarnaselt varasemale tööle [22] koosnes "torukujuline vigastus" torude laienemisest, valgulistest kihistest ja ilmsest tubulointerstitsiaalsest ümberkujundamisest. Tubulointerstitsiaalse fibroosi astet hinnati Picro Siriusega värvitud lõikudes.

2.4. Nefrotoksilisuse PCR massiiv

Ligikaudu 30–100 mg kapseldatud tükkeneerudpabertaskurätiksäilitati RNAlater™ lahuses (Thermo). FAN-uuringu igast dieedirühmast valiti üks esinduslik proov, mis sarnanes igas ravirühmas seerumi kreatiniini, BUN-i ja histoloogiliste skooride rühma keskmisega. Seejärel töödeldi valitud proovi, et kvantifitseerida 84 nefrotoksilisusega seotud geeni ekspressiooni, kasutades RT2 ProfilerTM PCR massiivi – hiire nefrotoksilisus (#PAMM-094Z), nagu on soovitanud tootja (Qiagen). Kogu RNA eraldati RNeasy® komplekti kasutades, genoomne DNA eemaldati DNA lõhustamise teel ja 0,5 ug kogu RNA-d kasutati cDNA sünteesiks, kasutades RT2 First Strand komplekti. cDNA segu segati RT2 SYBR® Green Mastermixi ja nukleaasivaba veega ning kanti seejärel RT2 plaadile ja analüüsiti vastavalt soovitustele, kasutades seadet Lightcycler™ 96 (Roche). Iga ravirühma ∆Ct väärtused arvutati majapidamisgeenide ekspressiooni põhjal, kasutades järgmist võrrandit: 2ˆ (∆CT), kus ∆CT=(majapidamine (GAPDH))-CT (huvitav geen)] . Iga geeni jaoks arvutati ekspressiooniprotsentuaalne erinevus võrreldes kontrollhiirtega (vehiikliga töödeldud söödaga toidetud hiired). Et tuvastada geene, mida FAN ja toitumine võivad mõjutada, muutsime tootja (Qiagen) esitatud analüüsi. Tuvastati geenid, mille erinevus kontrollhiirtest oli suurem kui 2-kordne, ja sellest loendist tuvastasime geenid, mille erinevus WD- ja AD-ga toidetud hiirte vahel on suurem või võrdne 25%. Selle metoodika abil tuvastati kuus geeni ja nende neeru mRNA ekspressioon kvantifitseeriti tavapärase reaalajas RT-PCR abil.

2.5. RT-PCR nefrotoksilisuse, põletiku ja kudede remodelleerumisega seotud geenide jaoks

Neerud ja põrnad töödeldi RT-PCR jaoks, kasutades kaubanduslikult saadavaid komplekte (Qiagen ja BioRad), järgides tootja soovitusi. Nefrotoksilisusega seotud geenide või leukotsüütide spetsiifiliste markeritega seotud introni ulatuvad praimerid osteti ettevõttest BioRad või loodi tarkvara Primer3 abil [23–25]. Praimeri teave on esitatud lisa C tabelis A2. Seejärel viidi läbi 10 µL RT-PCR reaktsioonid, kasutades iTaq Universal SYBR Green Supermixi (BioRad) ja iga geeni jaoks arvutati ∆CT väärtused. Kõik andmed on esitatud iga kontrollrühma keskmisega normaliseeritud kujulneerudvigastusmudel (toiduga toidetud hiired, kellele on süstitud vehiiklit FAN-i jaoks, või söögitoiduga toidetud hiirte kontralateraalne neer IRI-s).

2.6. Statistiline analüüs

Kõik uuringud viidi läbi täiesti randomiseeritud kujundusega. FAN-uuringus olid "dieet" ja "ravi" sõltumatud muutujad, kusjuures "dieedil" oli 3 taset (tšow, WD ja AD) ja "ravil" oli 2 taset (sõiduk või ventilaator). Sarnaseid analüüse kasutati uIRI uuringus, kus "ravi" määrati võrreldes geeniekspressiooni andmeid isheemilises neerus mitteisheemilise kontralateraalse kontrollneeruga. Kõik andmed vaadati üle enne GLM-i analüüsi ja kõrvalekalded tuvastati funktsiooni Explore abil ja analüüsiti SPSS-i (IBM) üldiste lineaarsete mudeliprotseduuride abil. Väärtused loeti olulisteks, kui p oli väiksem või võrdne 0.05 Tukey Post Hoc analüüsiga ja tendents määratleti kui p Väiksem kui 0,1 või sellega võrdne.

3. Tulemused

3.1. Kehv toitumine süvendab ventilaatori kudede vigastusi

Hiirtel, kellele toideti WD-d, oli suurim kehamass (37,4 ± 4,1 g) võrreldes AD-ga toidetud hiirtega (30,3 ± 1.0, p=0). 17}}01) ja hiired, keda toideti toiduga (26,8 ± 1,1, p < {{20}}.001).="" rasvumine="" erines="" ka="" rühmade="" vahel,="" kus="" wd-ga="" toidetud="" hiirtel="" oli="" kõige="" suurem="" munandimanuse="" rasvapadja="" kaal="" (20="" ±="" {{30}},6="" g,="" p="">< 0).="" 001)="" võrreldes="" hiirtega,="" keda="" toideti="" toiduga="" (0,4="" ±="" 0,08,="" p="">< 0,001)="" ja="" ad="" (0,7="" ±="" 0,3,="" p="">< 0,001).="" ad-ga="" toidetud="" hiirtel="" täheldatud="" kehamassi="" ja="" rasvkoe="" suurenemine="" oli="" samuti="" suurem="" kui="" hiirtel,="" kellele="" toideti="" toitu="" (vastavalt="" p="0,001" ja="" p="">< 0,001).="" rasvkoe="" kaal="" ei="" erinenud="" vehiikuliga="" või="" fan-iga="" ravitud="" rühmades="" hiirtel="" (p="">

Huvitav on see, et AD-ga toidetud hiirtel oli suurim neerude kaal võrreldes nii hiirtega, kellele toideti toitu (p < {0}}.001)="" ja="" wd="" (p="" {{2).="" }}.01)="" (tabel="" 2).="" neerude="" kaal="" ei="" erinenud="" hiirtel,="" kellele="" toideti="" toitu="" või="" wd-d="" (p="0,1)" ja="" need="" andmed="" olid="" ühtsed,="" kui="" kehakaalu="" kasutati="" ühismuutujana="" (p="0,52)." tsirkuleeriv="" kreatiniin="" (p="">< 0,001)="" ja="" bun="" (p="">< 0,001)="" tõusid="" märkimisväärselt="" vastusena="" fan-ile,="" kuid="" toitumine="" ei="" mõjutanud="" kumbagi="" oluliselt="" (vastavalt="" p="0,74" ja="" 0,67).="" dieet="" mõjutas="" aga="" oluliselt="" koekahjustuse="" raskust,="" mida="" hinnati="" mikroskoobiga="" hiirtel,="" kellele="" toideti="" wd-d="" (p="0.001)" ja="" ad-d="" (p="0.004)," kellel="" oli="" raskem="" koekahjustus="" kui="" hiirtel.="" hiiri="" toideti="" toiduga="" (tabel="" 2="" ja="" joonis="" 1).="" neerukahjustuse="" domineerivad="" histoloogilised="" tunnused="" olid="" tubulite="" laienemine="" ja="" äge="" tubulaarnekroos,="" mis="" olid="" ad="" ja="" wd-ga="" toidetud="" hiirtel="" raskemad="" ja="" levinud="" kogu="" ajukoores.="" picro="" siriusega="" värvitud="" lõikudes="" ei="" täheldatud="" neerufibroosi="" erinevust="" toitumisrühmade="" vahel="" (lisa="" c="" joonis="" a1).="" fan="" põhjustas="" tsirkuleeriva="" interleukiini-6="" (il6)="" sisalduse="" olulise="" (p="0.005)" suurenemise,="" mida="" wd="" veelgi="" süvendas="" võrreldes="" hiirtega,="" kellele="" toideti="" ad-d="" (p="0.01)" ja="" chow="" (p="0.006," tabel="" 2).="" samuti="" põhjustas="" fan="" renaalse="" il6="" mrna="" ekspressiooni="" drastilise="" tõusu="" (p="">< 0,001);="" toitumisgruppide="" vahel="" aga="" olulist="" erinevust="" ei="" olnud="" (p="">

3.2. Dieet mõjutab märkimisväärselt nefrotoksiliste ja leukotsüütidespetsiifiliste geenide neeru-mRNA ekspressiooni FAN-is

Järgmisena otsustasime tuvastada võimalikud mehhanismid, mis põhjustavad koekahjustuse ägenemist hiirtel, kellele toideti WD ja AD. Igast dieedist valiti esinduslikud proovid ja 84 nefrotoksilisusega seotud geeni ekspressiooni skriiniti, kasutades kaubanduslikult saadavat PCR massiivi (toorandmed on esitatud lisa E tabelis A3). Võrreldes vehiikliga töödeldud toiduga toidetud hiirtega tuvastati 57 nefrotoksilise geeni puhul, mille ekspressioon muutus FAN-iga rohkem kui 50 protsenti, ja kuus neist identifitseeriti toitumise põhjal erinevaks (lisa F tabel A4). Kuuest nefrotoksilisuse testiga tuvastatud geenist oli Btg2 (p=0.03), Cdkn1a (p=0.01) ja Spp1 (p=0.001) neerude ekspressioon märkimisväärne tavapärase RT-PCR abil määratud dieet. WD-ga toidetud hiirtel oli suurem Btg2 ja Spp1 ekspressioon võrreldes hiirtega, kellele toideti chow-d ja AD-d, samas kui hiirtel, kellele toideti AD-d, oli suurem Cdkn1a ekspressioon võrreldes hiirtega, kellele toideti chow-d ja WD-d (lisa F tabel A4 ja joonis 2). . Kvantifitseerisime ka nelja leukotsüütide spetsiifilise markeri (CD3e, CD19, CCR2 ja Ly6G) neerude mRNA ekspressiooni, mida kõiki mõjutas oluliselt FAN (lisa F tabel A4). Dieedil ei olnud aga olulist mõju leukotsüütide spetsiifiliste markerite ekspressioonile neerudes.

Oleme varem näidanud, et põrn mõjutab oluliselt neerukahjustuse immunopatoloogiat [26–28]. Seetõttu otsustasime kindlaks teha, kas dieet muudab FAN-is samade leukotsüütide-spetsiifiliste markerite põrna mRNA ekspressiooni. FAN põhjustas T-raku markeri Cd3e (p=0.001) ja B-raku markeri Cd19 (p < 0,001)="" põrna="" mrna="" ekspressiooni="" olulise="" vähenemise="" (joonis="" 3).="" ja="" lisa="" f="" tabel="" a4).="" dieedi="" osas="" oli="" ad-ga="" toidetud="" hiirtel="" madalam="" põrna="" cd3e="" (p="0.01)" ja="" cd19="" (p="0.009)" mrna="" ekspressioon="" võrreldes="" hiirtega,="" kellele="" toideti="" toitu,="" kuid="" mitte="" hiirtel,="" kellele="" toideti="" wd-d="" (p).="" suurem="" või="" võrdne="" 0,2).="" dieedil="" (p="0.8)" või="" fanil="" (p="0.1)" ei="" olnud="" põrna="" il6="" ekspressioonile="" olulist="" mõju="" (andmeid="" pole="">

3.3. Dieet mõjutab märkimisväärselt leukotsüütide spetsiifilist geeniekspressiooni uIRI-s

FAN-andmete üldistavuse hindamiseks kordasime oma toitumisuuringuid uIRI mudelis. Hoolimata rasvumise olulisest erinevusest dieetravi rühmade vahel, ei olnud kirurgilise aja (~5 min) vahel olulisi erinevusi ravirühmade vahel (p=0,5). Dieedil ei olnud mingit mõju koekahjustuse raskusele, mis määrati kindlaks H&E- (p=0.7, joonis 4) või Picro Siriusega värvitud objektiklaaside kvantifitseerimisega (lisa D joonis A2). Kui AD-ga toidetud hiirtel oli FAN-uuringus suurem neerude kaal, siis uIRI uuringus ilmnes kalduvus, et dieet mõjutas neerude kaalu (p=0.07). Mitte-isheemilises kontralateraalses neerus oli rooga saanud hiirtel neerude arvuline kaal (160 ± 22 mg) väiksem kui hiirtel, kellele toideti AD (168 ± 14) ja WD (186 ± 15). Sarnaseid arvulisi suundumusi täheldati isheemilistes neerudes, kus hiirtel, keda toideti toiduga (173 ± 24 mg) või AD-ga toidetud hiirtel (170 ± 12), oli neerude arvuline kaal väiksem kui hiirtel, kellele toideti WD-d (195 ± 32). Need andmed viitavad sellele, et dieedi mõju neerude kaalule koos vigastusega sõltub kasutatavast mudelist.

UIRI mõjutas oluliselt kõiki neerudes kvantifitseeritud nefrotoksilisi ja leukotsüütide spetsiifilisi geene, välja arvatud Cd3e (p=0.1, lisa G tabel A5). Kuid ükski FAN-uuringus tuvastatud nefrotoksilistest geenidest ei olnud dieedist oluliselt mõjutatud. Leukotsüütidespetsiifiliste geenide ekspressiooni osas sõltus uIRI mõju neerude Cd19 mRNA ekspressioonile suurel määral dieedist (p=0,008), kusjuures hiirtel, kellele toideti WD-d ja AD-d, oli see umbes neljakordne. kõrgem neerude Cd19 ekspressioon pärast uIRI-d, võrreldes hiirtega, kellele toideti toitu (joonis 5). Samuti ilmnes tendents, et hiirtel, kellele toideti chow'd, oli pärast uIRI-d suurem neerude Ly6g ekspressioon (p=0.06, lisa G tabel A5). Huvitav on see, et hiirtel, kellele toideti WD-d (p=0.006) ja AD-d (p=0.004), olid tsirkuleeriva IL6 kontsentratsioonid märkimisväärselt madalamad kui hiirtel, kellele toideti toitu (joonis 5).

Toitumine mõjutas oluliselt põrna Cd19 (p=0.008), Ccr2 (p =0.004) ja Ly6g (p {{7}) mRNA ekspressiooni }.03) uIRI järgi (joonis 6 ja lisa G tabel A5). Nende markerite põrna ekspressioon oli kõrgeim hiirtel, keda toideti toiduga, Ccr2 kui hiirtel, kellele toideti WD (p=0.02) ja AD (p=0.005), Cd19 ekspressioon oli oluliselt suurem kui hiirtel, keda toideti. AD (p=0.007), kuid mitte WD (p=0.4) ja suurem Ly6g ekspressioon kui hiirtel, keda toideti AD-ga (p=0.04) ja kalduvus suurem ekspressioon hiirtel, keda toideti WD-ga (p=0.07). Leukotsüütidespetsiifiliste markerite ekspressioonis ei esinenud erinevusi hiirte vahel, keda toideti WD või AD-ga (p=0,9, 0,8 ja 0,1 vastavalt Ccr2, Cd19 või Ly6g puhul).

4. Arutelu

Siin esitame andmed, mis näitavad dieedi mõju neeruhaiguse raskusele ja immunopatoloogiale prekliinilistes hiiremudelites. WD- ja AD-ga toidetud hiirtel oli pärast FAN-i kõrgem koekahjustuse aste ja nefrotoksiliste geenide erinev ekspressioon võrreldes hiirtega, keda toideti toiduga. Hiirtel, kellele toideti WD-d, kuid mitte AD-d, oli pärast FAN-i märkimisväärselt kõrgem IL6 tase. UIRI-s ei täheldanud me dieedi olulist mõju koekahjustuse tõsidusele ega sarnaste nefrotoksiliste geenide ekspressioonile neerudes. Siiski täheldasime tsirkuleeriva IL-6 ja leukotsüütide spetsiifiliste geenide ekspressiooni olulist vähenemist WD ja AD toidetud hiirte neerudes ja põrnas. Kokkuvõttes näitavad need andmed, et toitumine mõjutab märkimisväärselt kahe erineva neerukahjustuse hiiremudeli immunopatoloogiat.

Üllatavalt vähe on uuringuid, mis käsitlevad dieedi mõju neerukahjustuse tulemustele. C57Bl/6 hiirtel, keda toideti 9 nädalat rasvarikka dieediga, oli tsisplatiinist põhjustatud neerukahjustus hullem, võrreldes toiduga toidetud hiirtega [29]. Tuleb märkida, et selles uuringus põhines tsisplatiini annus kehakaalul ja selle tulemusena said suure rasvasisaldusega hiired tsisplatiini absoluutkogust suuremas koguses. See on toitumisuuringutes sagedane tüsistus ja see oli põhjus, miks me manustasime kõigile hiirtele sama koguse ja absoluutse koguse FA-d.

Kuigi toitumise mõju neeruhaiguse tagajärgedele kirjeldab piiratud arv töid, on olemas arvestatav kirjandus, mis kirjeldab diabeedi mõju näriliste neerukahjustuse tundlikkusele ja progresseerumisele [30–33]. Meie laboris käimasolevad (avaldamata) uuringud näitavad, et hiirtel, kellele toideti WD- ja AD-d, on suurem päevane kaloraaž (vastavalt 16 ja 15 kcal päevas) võrreldes hiirtega, kellele toideti toitu (12 kcal päevas). Huvitav on see, et ainult WD-ga toidetud hiirtel ilmnesid insuliiniresistentsuse tunnused, tühja kõhuga hüpoglükeemiat (120,3 mg/dl) täheldati juba 8 nädalat pärast dieedi alustamist ja tühja kõhuga ringleva insuliini hulk suurenes neljakordselt ( 4,2 ng/ml) 24 nädala pärast. Toidu ja AD-ga toidetud hiirtel on sarnastel ajahetkedel peaaegu identne tühja kõhuga glükoosisisaldus (vastavalt 166 ja 167 mg/dl) ja insuliinitase (vastavalt 0,6 ja 1,0). Arvestades nende andmete kineetikat, usume, et AD modelleerib edukalt mõõdukaid toitumishäireid ja sellel puudub praeguse uuringu aja jooksul metaboolne düsfunktsioon, samas kui WD-ga toidetud hiirtel tekkis tõenäoliselt insuliiniresistentsus.

Previous work has shown diabetic mice have altered renal hemodynamics [30], exacerbated inflflammatory response [31,32], and altered expression of cell-cycle regulators [33] following kidney injury. Interestingly, we also observed alterations in the immune response and cell-cycle regulators in both WD- and AD-fed mice. Regarding the immune response, mice fed the WD had greater circulating IL6 concentrations than mice fed chow and the AD. This suggests that the overt obesity and developing metabolic dysfunction that is likely developing in the WD-fed mice exacerbates the immune response in FAN. We did not observe a signifificant increase in renal or splenic mRNA expression of IL6 in either the FAN or uIRI model suggesting another tissue source (perhaps the liver [34]) is responsible. The spleen is a reservoir of deployable leukocytes [35,36] and we have previously shown the spleen to play a signifificant role in the pathophysiology of kidney injury with splenic size being inversely correlated with kidney injury [26–28]. Mice fed the WD and AD had a>Leukotsüütide markerite ekspressiooni vähenemine põrnas 30 protsenti, mida võib tõlgendada kui leukotsüütide suurenenud levikut põrnast. See viitab suurenenud põletikule hiirtel, keda toideti WD ja AD; aga ringlevad IL6 andmed toetavad seda hüpoteesi ainult WD-ga toidetud hiirtel. Vaja on täiendavaid uuringuid voolutsütomeetriaga ning ringlevate kemokiinide ja tsütokiinide laiemat iseloomustamist, et paremini mõista, kuidas toitumine mõjutab FAN-i immunoloogiat ja patofüsioloogiat.

Seoses rakutsükli progresseerumise regulaatoritega mõjutas toitumine märkimisväärselt ka Btg2 ja Cdkn1a (p21) mRNA ekspressiooni pärast FAN-i. Knockout-uuringud viitavad Cdkn1a kaitsvale rollile neeruhaiguse korral (vaadatud punktis [37]) ja samuti on näidatud, et Btg2 ekspressioon suureneb isheemilises, kuid mitte kontralateraalses kontrollis neerus [38]. Btg2 ülesreguleerimise funktsiooni ja olulisust neerukahjustuse ja -haiguste korral ei ole siiski kindlaks tehtud. Btg2 on NFkB ja rakutsükli regulaatorite p53 ja p19 allavoolu efektor, mille tulemuseks on rakutsükli blokaad, kasutades erinevaid rakulisi mehhanisme (vaadatud artiklis [39]). Praegune kirjandus viitab sellele, et rakutsükli inhibiitorid on kasulikud esialgse neerukahjustuse vähendamisel, kuid võivad ka soodustada või isegi hõlbustada haiguse edasist progresseerumist kroonilisemateks vormideks [37, 38, 40–43]. Btg2 ja Cdkn1a ekspressiooni erinevus hiirtel, keda toideti WD ja AD-ga, viitab haiguslikule rasvumisele ja toitumise ebapiisavusele, mis mõjutavad neerukahjustuse patofüsioloogiat erinevate rakuliste mehhanismide kaudu ja neil võivad olla erinevad pikaajalised tulemused. Lisaks võivad erinevused Btg2 ja Cdkn1a ekspressioonis kaasa aidata FAN-mudelis täheldatud neerude hüpertroofiale. On näidatud, et FAN-mudel kutsub esile ägeda neeruhüpertroofia [20, 21] ja AD-l on mineraalide koostis, mis on samuti näidanud, et see põhjustab rottidel neerude hüpertroofiat ja vigastusi [44, 45]. Seetõttu on võimalik, et AD muutunud mineraalide (eriti kaltsiumi ja fosfori) sisaldus põhjustab FAN-i neerude hüpertroofia ägenemist. Selle spekulatsiooni ja Btg2 ja Cdkn1a kaasamise kontrollimiseks on vaja tulevasi uuringuid.

Samuti leidsime, et nii FAN kui ka dieet mõjutavad oluliselt neerude Spp1 mRNA ekspressiooni, kusjuures hiirtel, kellele toideti WD-d, oli suurem ekspressioon võrreldes hiirtega, kellele toideti toitu, kuid mitte AD-d. Spp1 (osteopontiin) on glükoproteiin, mis eritub tavaliselt uriiniga ja ekspresseerub kõrgelt neerudes, eriti distaalses kortikaalses nefronis. Spp1 mängib võtmerolli kaltsiumikristallide moodustumise ja ladestumise reguleerimisel neerutuubulites [46–49] – protsessis, mis sõltub dieedist, östrogeenist ja FGF23-st [7,50,51]. See on tavaliselt pärast neerukahjustust ülesreguleeritud [52]; Siiski on Spp1 roll isheemilises neerukahjustuses ebaselge ja on vaja täiendavaid uuringuid, et selgitada välja selle suurenenud ekspressiooni füsioloogiline tähtsus rasvumise ja haiguste korral.

Hindasime ka ühepoolse isheemia-reperfusioonikahjustuse mudeli tulemusi. Me ei täheldanud meie uIRI mudelis FAN-uuringus tuvastatud nefrotoksilisusega seotud geenide histoloogias ega mRNA ekspressioonis muutusi. Erinevuste puudumine neerude Btg2 ja Cdkn1a ekspressioonis uIRI uuringus võib selgitada, miks FAN-uuringus AD-ga toidetud hiirtel neerude hüpertroofiat ei täheldatud. Dieet avaldas aga mõju immuunmarkerite ekspressioonile neerudes ja põrnas. B-raku markeri CD19 ekspressioon neerudes oli rohkem kui kahekordistunud hiirtel, kellele toideti WD ja AD, võrreldes hiirtega, kellele toideti toiduliha. Selle leiu olulisus on ebaselge, kuna B-rakkude roll isheemilise AKI hiiremudelites on keeruline ja tulemused sõltuvad mitmest tegurist (alatüüp, antikehaklass jne) [53–56]. Toitumine mõjutas oluliselt ka immuunmarkerite mRNA ekspressiooni põrnas (Ccr2, Cd19 ja Ly6g), kus WD ja AD toidetud hiirtel oli madalam ekspressioon võrreldes hiirtega, keda toideti chow'ga. Nagu eespool mainitud, võib seda tõlgendada kui leukotsüütide suurenenud levikut põrnast ja süsteemse immuunvastuse ägenemist hiirtel, keda toideti WD ja AD-ga. Kuid pärsitud tsirkuleeriv IL6 hiirtel, kellele toideti WD ja AD, viitab nende dieetide immunosupressiivsele toimele uIRI mudelis. Neeruhaiguste mudelites on kirjeldatud rakukahjustuse erinevaid molekulaarseid mehhanisme [57–59] ja meie uuring viitab sellele, et toitumine võib neid mehhanisme muuta. Selle spekulatsiooni kontrollimiseks ja selle kindlakstegemiseks, kuidas dieet oluliselt muudab neerukahjustusega seotud põletikulist reaktsiooni ja rakusurma radu, on vaja täiendavaid uuringuid.

Meie andmete võrdlemisel teiste kirjanduses leiduvate andmetega, eriti uIRI uuringutes, tuleb arvestada piirangutega. Valisime ühepoolse mudeli, et vähendada tüsistusi, mis tekkisid neeruveresoonkonna eraldamisel liigsest rasvkoest WD- ja AD-ga toidetud hiirtel. Seetõttu ei kvantifitseeritud uIRI uuringutes neerufunktsiooni seerumi mõõtmisi, arvestades terve, mitteisheemilise kontralateraalse neeru olemasolu. Kasutasime ka isofluraanesteesiat, kuna rasvunud hiired ei talunud selles mudelis tavaliselt kasutatavat ketamiini/ksülasiini anesteetikumi segu [60]. On näidatud, et isofluraan vähendab IRI-s [61] neerukahjustusi ja nõuab täheldatud kahjustuse saavutamiseks isheemilise aja pikendamist 30 minutilt 45 minutile. Need kogemused tekitasid muret meie uIRI uuringute tulemuste pärast ja olid põhjuseks, miks keskendusime FAN-mudelile. Samuti on oluline rõhutada, et muutused geeniekspressioonis ei võrdu muutustega valgu tootmises ning valkude arvukuse muutuste ja järgnevate muutuste kinnitamiseks rakkude tervises ja funktsioonis on vaja täiendavaid uuringuid.

Cistanche võib ravida neerukahjustusi

5. Kokkuvõtted

Kokkuvõtteks esitame andmed, mis toetavad toitumise olulisust neerukahjustuse suhtes. Meie leiud viitavad sellele, et ameeriklaste toitainete tarbimise 50. protsentiili modelleerimiseks loodud dieet on piisav, et süvendada näriliste neerukahjustusi sarnasel määral, nagu on täheldatud kaubanduslikult saadavas WD-s. Meie andmed viitavad ka mehaanilisele seosele toitumise, põletiku ja rakutsükli regulatsiooni vahel neerukahjustuse immunopatoloogias, mis muudab oluliselt haiguse tulemusi. Kokkuvõttes tõstab meie uuring esile vajaduse suurendada toitumise väärtustamist ja arvessevõtmist mehaanilistes prekliinilistes loomkatsetes.

Autori kaastööd:

Kontseptualiseerimine, JCG; metoodika, JCG, JFH, JEB, RL; formaalne analüüs, JCG; uurimine, JEB, DLQ, KJW, BB, HTH, RL, JFH; ressursid, JCG, JFH; andmete kureerimine, JCG, JFH; kirjutamine – algse mustandi ettevalmistamine, JCG, JFH; kirjutamine – läbivaatamine ja toimetamine, JEB, DLQ, KJW, BB, HTH, RL, JFH; järelevalve, JCG, JFH; projektihaldus, JCG, JFH; rahastamise omandamine, JCG Kõik autorid on käsikirja avaldatud versiooni läbi lugenud ja sellega nõustunud.

Rahastamine:

Seda uurimistööd toetasid Liberty ülikooli ja Liberty ülikooli osteopaatilise meditsiini kolledži sisetoetused, Ameerika Osteopaatiliste Assotsiatsiooni stipendium (grant nr 19133749) ja riiklik tervishoiuinstituut (1R01DK113632-01A1) .

Institutsioonilise ülevaatenõukogu avaldus:

Uuring viidi läbi vastavalt laboriloomade hooldamise ja kasutamise juhendile [8] ning selle kiitis heaks Liberty University institutsionaalne loomade hooldamise ja kasutamise komitee (#49.190710, 11. juuli 2019).

Tänuavaldused:

Soovime tunnustada Jessica Flowersit Teklad Dietsist (Envigo) abi eest AD loomisel ja Virginia ülikooli histoloogia põhirajatise histoloogiateenuste loomisel.

Huvide konfliktid:

Autorid ei kinnita huvide konflikti.

Autor: "Toitumine mõjutab märkimisväärselt neerukahjustuse immunopatoloogiat ja raskust"John E. Brus et al

---Toitained 2021, 13, 1521