Роз’єднання судин дихальних шляхів підвищує кров’яний тиск і атеросклероз характеру - букви

предметів

реферат

Клітини гладких м’язів є основним джерелом АФК у судинній системі 4. Щоб визначити, чи пов'язана ступінь дихальної зв’язки в судинній системі із судинними захворюваннями, ми генерували мишей з індукованою доксицикліном експресією UCP1, яка обмежена клітинами гладких м’язів аорти. Трансгенних мишей, які несли зворотний тетрацикліновий трансактиватор (rtTA), керований промотором -441 SM22α (миші SM22-rtTA), поєднували з мишами, які були трансгенними для чутливого до тетрацикліну елемента (TRE) -UCP1 мінігену (TRE - миші Ucp1), що давали SM22-TRE, були - миші Ucp1. Через десять днів після обробки цих мишей доксицикліном (2 мг мл -1) у питній воді, що містить сахарозу, експресія аортальної передавальної РНК Ucp1 індукується в 12 разів порівняно з мишами, які пили лише воду, що містить сахарозу (1а) . Не було доксициклінозалежної індукції експресії гена Ucp1 в аортах мишей SM22 rtTA (без мішені TRE) або мишей TRE Ucp1 (без антиантибіотико-індукованого трансактиватора; дані не наведені).

a ) Мишей SM22-TRE-Ucp1 обробляли доксицикліном (Dox; 2 мг мл -1) лише в сахарозі або сахарозі протягом 10 днів з подальшим визначенням рівня мРНК Ucp1 (нормалізованого до Gapd) в аорті. Результати є середніми ± Sem для чотирьох мишей за умовою. Зірочка відображає P 11. Аортальна індукція експресії UCP1 не впливала на масу тіла або хімію сироватки у мишей SM22-TRE-Ucp1 (додаткова фігура 1).

Індукція доксицикліну експресією аортального UCP1 підвищувала систолічний артеріальний тиск на манжеті на 46 мм рт.ст. (Р = 0,002) та діастолічний тиск на 21 мм рт.ст. (2а, Р = 0,005, чорні смуги). Підвищення артеріального тиску під час лікування доксицикліном було підтверджено за допомогою імплантованих датчиків телеметрії (додатковий рис. 2а) та інвазивно під наркозом (дані не наведені). Артеріальний тиск у тих самих тварин повернувся до вихідного рівня через 10 днів після видалення доксицикліну з питної води (сірі смуги). Активність реніну в плазмі - найважливіша детермінанта для обробки натрію в нирках та контролю артеріального тиску - майже утричі збільшилася у мишей, які отримували доксициклін, і повернулася до початкових значень після припинення лікування доксицикліном (рис. 2б). Екскреція натрію з сечею зменшилась у присутності доксицикліну (рис. 2в), який сумісний з активацією системи ренін-ангіотензин-альдостерон. Виведення з сечею норадреналіну, маркера симпатичної активації, не змінювалось індукцією UCP1 (дані не наведені).

a - c, Дані мишей SM22-TRE-Ucp1 з алелями аполіпопротеїну Е дикого типу; d - f, Дані SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- мишей; G, H, Дані мишей TRE - Ucp1 Apoe -/-; i, j, Дані SM22 - rtTA Apoe -/- мишей. a ) Систолічний артеріальний тиск (SBP) та діастолічний артеріальний тиск (DBP) на початку дослідження (білі смужки, n = 10), через 7 днів лікування доксицикліном (чорні смуги, n = 10) та через 10 днів після припинення лікування доксицикліном (сірі), n = 5 ). Зірочка відображає P -/- мишей на початку дослідження (білі смужки, n = 20) і через 6 тижнів на західній дієті з (чорними смужками, n = 10) або без доксицикліну (сірі смуги, n = 10). Зірочка показує P -/- мишей на початку (білі смужки) і через 6 тижнів на західній дієті з доксицикліном (чорні смужки). H, Активність реніну плазми для мишей з G . i, Артеріальний тиск для SM22 - rtTA Apoe -/- мишей на початку (білі смужки) і через 6 тижнів на західній дієті з доксицикліном (чорні смуги). j, Активність реніну плазми для мишей з i . Усі результати є середніми ± sem

Через 6 тижнів на західній дієті індукція доксицикліну UCP1 в аортах мишей SM22-TRE-Ucp1-Apoe (3a, заповнені символи) посилила атеросклероз порівняно з однокласниками, які не отримували лікування доксицикліном (3a, відкриті символи). Індукція UCP1 у мишей SM22-TRE-Ucp1-Apoe, яких годували їжею, не збільшувала ураження через 6 тижнів (додаткова фіг. 3), а кров’яний тиск (додаткова фіг. 2b).

a - f, SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- Миші ( a, d ) у присутності або відсутності доксицикліну тестували на контрольних мишах TRE - Ucp1 Apoe -/- ( , e ) та SM22 - rtTA Apoe -/порівняно. - ( c, f ). Зірочками позначено Р = 0,02 (дуга), Р = 0,008 (грудна аорта; грудна клітка) і Р = 0,02 (живіт; живіт) у один (U-тест Манна-Уітні) на; Р = 0,03 (грудна аорта) і Р = 0,002 (живіт) в ; Р = 0,003 дюйма c; і P = 0,001 і P = 0,037 дюйма e, f (непарний двосторонній t-тест). Смужки помилок вказують на те, що d Серія, намальована на показах ліпопротеїдів натще у мишей SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/-. Вісь x для слота вказує дробове число. ЛПВЩ, ліпопротеїни високої щільності; ЛПНЩ, ліпопротеїди низької щільності; ЛПНЩ, дуже щільний ліпопротеїн.

Атеросклеротичні ураження у мишей SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/-, які отримували доксициклін, були гістологічно подібними до таких у тварин, які не отримували доксициклін. Більшість клітин були макрофагами, що визначали фарбуванням макрофагоспецифічним маркером (дані без атеросклерозу помірно, але не суттєво зменшувались порівняно з контрольними аортами (лікування доксицикліном: 0,25 ± 0,05 мкг АТФ на мг Білок; відсутність доксицикліну: 0,31 ±) 0,09 мкг АТФ на мг білка (Р = 0,51). На співвідношення АДФ/АТФ доксициклін також не впливав. Споживання кисню в аорті було меншим у мишей, які реагували на лікування таким же чином, незначне збільшення, але не суттєве (лікування доксицикліном: 6,1 ± 1,2 нмоль хв -1 мг -1; відсутність доксицикліну: 4,4 ± 1,8 нмоль хв -1 мг -1; P = 0,43).

Загалом атеросклероз розглядають як хронічне запальне захворювання, яке є наслідком пошкодження судин. Однак одним з найбільш ранніх ознак атеросклерозу є розвиток аномальних мітохондрій у гладком'язових клітинах 20, що свідчить про те, що дисфункція мітохондрій викликає захворювання в цих клітинах, що є переважним типом клітин у судинах, сприйнятливих до атеросклерозу. Наші дані дають прямі докази того, що сприяння неефективному метаболізму мітохондрій у клітинах гладких м’язів призводить до гіпертонії та прискореного атеросклерозу. Підвищення артеріального тиску протягом 6-тижневого періоду цих експериментів не пояснює збільшення атеросклерозу, оскільки миші, які отримували доксициклін, мали підвищений артеріальний тиск з їжею (додаткова фіг. 2b), не впливаючи на ураження (додаткова фіг. 3). . Гіпертонія не послідовно модулює атеросклероз у мишей 21, 22 .

Попередні дані підтверджують думку про те, що загальний процес роз'єднання дихальних шляхів може бути залучений в атерогенез. Артерії мають граничний запас кисню 23. Гіпоксія зменшує коефіцієнт дихального контролю 24; тобто відношення фосфорилюючого (стан 3) до нефосфорилюючого (стан 4) дихання. Непарене дихання передує атеросклерозу на уражених ділянках аорти білих голубів Карно, але не на тих самих місцях у виставочних гоночних голубів (штам, стійкий до атеросклерозу), а також на ділянках аорти, які не розвивають поразки в жодному із штамів. У аортах, що не мають захворювань, спостерігається велика концентрація лінолеату незамінних жирних кислот, однак жирові прожилки відчувають дефіцит незамінних жирних кислот 25, 26. Дефіцит основних жирних кислот сприяє роз'єднанню дихальних шляхів 27, 28 та атеросклерозу 29 .

Окислювальний стрес можна визначити як підвищене утворення АФК та зниження біодоступності NO, що спостерігається при експресії UCP1 у гладких м’язах. Ці результати були несподіваними. Вважається, що висока рушійна сила протону, яка виникає, коли споживання АТФ і доступність АДФ низькі, визначають вироблення АФК. Однак завдяки інтенсивним тренуванням також збільшується вироблення АФК у скелетних м’язах 30, внаслідок чого, незважаючи на велике споживання АТФ та наявність АДФ, пріоритет надається збільшенню вироблення АФК.

Помірне роз'єднання дихальних шляхів - форма дисфункції мітохондрій - у судинах мишей, таким чином, збільшує окислювальний стрес, кров'яний тиск та атеросклероз у харчуванні. Ці дані підтверджують припущення, що місцеві метаболічні порушення в артеріальній стінці викликають захворювання судин. Фармакологічні або харчові стратегії для підвищення ефективного метаболізму в судинній системі можуть представляти нові підходи до лікування атеросклерозу.

Методи

Тварини

Кров'яний тиск

Неінвазивне визначення проводили у свідомих мишей з хвостовою манжетою (див. Додаткову інформацію та посилання на неї). Визначення телеметрії проводили за допомогою системи від Data Science International. Судинні реакції на інгібування синтази оксиду азоту реєстрували інвазивно (PowerLab/8SP, AD Instruments) після внутрішньовенної інфузії 5 мг кг -1 L-NAME.

Атеросклероз

У віці 8 тижнів тварини з апо-нульовим фоном отримували західну дієту з 0,15% холестерину, яка забезпечує 42% калорій у вигляді жиру (TD 88137); Дієту продовжували протягом 6 тижнів. Деяким мишам віком 8 тижнів давали 4% жиру і не додавали холестерин протягом 6 тижнів. Кількісні ушкодження визначали за допомогою техніки обличчя (див. Додаткову інформацію та посилання на них).

Аналізи супероксиду та аконітази

Аналіз протеомів

Мишей, що годували SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/-, обробляли доксицикліном або без нього протягом 8 днів. Аорти перфузували сольовим розчином, забуференним фосфатом, розтинали, промивали і видаляли адвентицію. Об'єднані аорти змішували в гомогенізаторі Поттера-Ельвехема з 1,0 мл буфера для лізису (30 мМ Трис-HCl, рН 7,8, 7 М сечовини, 2 М тіосечовини, 4% CHAPS, 1 мМ NaF, 1 мМ Na 3; Повний коктейль інгібітора протеази VO 4) на льоду протягом приблизно 1 хв. Зразки аналізували за допомогою флуоресцентного двовимірного диференціального гелевого електрофорезу та мас-спектрометрії, як описано (див. Додаткову інформацію та посилання на них). Для отримання додаткової інформації див. Додаткові методи.

день подяки

Це дослідження було підтримане грантами Національного інституту охорони здоров’я, Дослідницького відділу клінічного харчування, Центру досліджень та підготовки діабетів, фінансуваного менторами докторського стипендію від Американської асоціації діабету та інституційних ресурсів Вашингтонського університету та Центру раку Сітмена. Центр підтримки протеоміки у Вашингтонському університеті.

Додаткова інформація

Додаткова фігура S1

Вага тіла та хімічна сироватка у мишей SM22-TRE UCP1, оброблених Dox. (EPS 335 кб)

Додатковий малюнок S2

Артеріальний тиск визначали за допомогою телеметрії у мишей SM22-TRE UCP1 (панель а) та мишей SM22-TRE UCP1-apoE -/- (панель b). (EPS 300 кб)

Додаткова фігура S3

Вплив індукції UCP1 на атеросклероз та рівень холестерину в сироватці крові у мишей, що годували чау. (EPS 587 кб)

Додаткова фігура S4

Метаболічна характеристика та толерантність до глюкози у мишей SM22-TRE UCP1 apoE -/- із західним годуванням. (EPS 360 кб)

Додаткова фігура S5

Експресія UCP1 в екстрааортальних артеріях. (EPS 307 кб)

Додаткова фігура S6

Вплив Tempol на артеріальний тиск у хвостовій манжеті у мишей SM22-TRE UCP1, оброблених Dox -/-. (EPS 303 кб)

Додаткові легенди цифр S1-S6

Цей файл містить легенди для додаткових рисунків 1-6. (DOC 11 кб)

Додаткова методологія

Цей файл містить додаткову методологію. (DOC 8 кб)

Додаткові нотатки

Цей файл містить додаткові посилання. (DOC 12 кб)

Зауваження

Надсилаючи коментар, ви погоджуєтесь з нашими умовами використання та правилами спільноти. Якщо ви виявите щось образливе або не відповідає нашим умовам чи інструкціям, позначте це як неприйнятне.