Oddelením ciev dýchacích ciest sa zvyšuje krvný tlak a artérioskleróza - písmená
predmetov
abstraktné
Bunky hladkého svalstva sú hlavným zdrojom ROS vo vaskulatúre 4. Aby sme určili, či je stupeň respiračného spojenia vo vaskulárnom systéme zapojený do vaskulárneho ochorenia, vytvorili sme myši s doxycyklínom indukovateľnou expresiou UCP1, ktorá je obmedzená na bunky hladkého svalstva aorty. Transgénne myši, ktoré niesli reverzný tetracyklínový transaktivátor (rtTA) poháňaný promótorom -441 SM22a (myši SM22-rtTA), boli spárované s myšami, ktoré boli transgénne pre minigén reagujúci na tetracyklín (TRE) -UCP1 (TRE) - myši Ucp1), ktoré dávali SM22-TRE, boli - myši Ucp1. Desať dní po liečbe týchto myší doxycyklínom (2 mg ml -1) v pitnej vode obsahujúcej sacharózu bola expresia aortálnej mediátorovej RNA Ucp1 indukovaná faktorom 12 v porovnaní s myšami, ktoré pili iba vodu obsahujúcu sacharózu (la) . Nezistila sa žiadna doxycyklínom závislá indukcia expresie génu Ucp1 v aortách myší SM22 rtTA (bez cieľa TRE) alebo myší TRE Ucp1 (bez antibiotika indukovateľného transaktivátora; údaje nie sú uvedené).
a ) Myši SM22-TRE-Ucp1 boli liečené doxycyklínom (Dox; 2 mg ml-1) v sacharóze alebo samotnej sacharóze po dobu 10 dní, po čom nasledovalo stanovenie hladín mRNA Ucp1 (normalizovaných na Gapd) v aorte. Výsledky sú priemery ± Sem pre štyri myši za podmienok. Hviezdička zobrazuje P 11. Aortálna indukcia expresie UCP1 nemala žiadny vplyv na telesnú hmotnosť alebo chémiu séra u myší SM22-TRE-Ucp1 (doplnkový obrázok 1).
Doxycyklínová indukcia aortálnej expresie UCP1 zvýšila systolický krvný tlak chvostovej manžety o 46 mm Hg (P = 0,002) a diastolický tlak o 21 mm Hg (2a, P = 0,005, čierne pruhy). Zvýšenie krvného tlaku počas liečby doxycyklínom sa potvrdilo pomocou implantovaných telemetrických senzorov (doplnkový obrázok 2a) a invazívne v anestézii (údaje nie sú uvedené). Krvný tlak sa vrátil k základnej hodnote u rovnakých zvierat 10 dní po odstránení doxycyklínu z pitnej vody (šedé pruhy). Plazmatická renínová aktivita - kritický determinant pri manipulácii so sodíkom v obličkách a regulácii krvného tlaku - sa u myší liečených doxycyklínom takmer strojnásobila a po prerušení liečby doxycyklínom sa vrátila na pôvodné hodnoty (obr. 2b). Vylučovanie sodíka v moči sa znížilo v prítomnosti doxycyklínu (obr. 2c), ktorý je kompatibilný s aktiváciou systému renín-angiotenzín-aldosterón. Vylučovanie noradrenalínu v moči, markera sympatickej aktivácie, sa indukciou UCP1 nezmenilo (údaje nie sú uvedené).
a - c, Údaje od myší SM22-TRE-Ucp1 s alelami apolipoproteínu E divého typu; d - f, Údaje z myší SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/-; G, H, Údaje od TRE - Ucp1 Apoe -/- myší; i, j, Údaje od myší SM22 - rtTA Apoe -/-. a ) Systolický krvný tlak (SBP) a diastolický krvný tlak (DBP) na začiatku štúdie (biele pruhy, n = 10), po 7 dňoch liečby doxycyklínom (čierne pruhy, n = 10) a 10 dní po ukončení liečby doxycyklínom (šedé) pruhy, n = 5 ). Hviezdička ukazuje P -/- myši na začiatku štúdie (biele pruhy, n = 20) a po 6 týždňoch na západnej strave s (čierne pruhy, n = 10) alebo bez doxycyklínu (šedé pruhy, n = 10). Hviezdička ukazuje P -/- myši na začiatku (biele pruhy) a po 6 týždňoch na západnej strave s doxycyklínom (čierne pruhy). H, Aktivita renínu v plazme pre myši z G . i, Krvný tlak pre SM22 - rtTA Apoe -/- myši na začiatku (biele pruhy) a po 6 týždňoch na západnej strave s doxycyklínom (čierne pruhy). j, Aktivita renínu v plazme pre myši z i . Všetky výsledky sú priemery ± sem
Po 6 týždňoch liečby západnou stravou indukcia doxycyklínu UCP1 v aortách myší SM22-TRE-Ucp1-apoe (3a, plné symboly) zvýšila aterosklerózu v porovnaní so spolužiakmi, ktorí neboli liečení doxycyklínom (3a, otvorené symboly). Indukcia UCP1 u myší SM22-TRE-Ucp1-Apoe kŕmených jedlom nezvyšovala lézie po 6 týždňoch (doplnkový obrázok 3), ale krvný tlak (doplnkový obrázok 2b).
a - f, SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- Myši ( a, d ) boli v prítomnosti alebo neprítomnosti doxycyklínu testované na kontrolných myšiach TRE - Ucp1 Apoe -/- ( , e ) a SM22 - rtTA Apoe -/porovnané. - ( c, f ). Hviezdičky označujú P = 0,02 (oblúk), P = 0,008 (hrudná aorta; hrudník) a P = 0,02 (brucho; brucho) v jeden (Mann-Whitneyov U test) dňa; P = 0,03 (hrudná aorta) a P = 0,002 (brucho) v ; P = 0,003 palca c; a P = 0,001 a P = 0,037 palca e, f (nepárový obojstranný t-test). Chybové pruhy naznačujú, že d Seminár ukazuje lipoproteíny nalačno u myší SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/-. Os x pre slot označuje zlomkové číslo. HDL, lipoproteín s vysokou hustotou; LDL, lipoproteín s nízkou hustotou; VLDL, veľmi hustý lipoproteín.
Aterosklerotické lézie u myší SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- liečených doxycyklínom boli histologicky podobné ako u zvierat neliečených doxycyklínom. Väčšina buniek boli makrofágy, čo sa stanovilo farbením makrofágovo špecifickým markerom (údaje bez aterosklerózy boli mierne, ale nie významne znížené v porovnaní s kontrolnými aortami (ošetrenie doxycyklínom: 0,25 ± 0,05 µg ATP na mg. Proteín; žiadny doxycyklín: 0,31 ±) 0,09 µg ATP na mg proteínu (P = 0,51). Pomery ADP/ATP neboli doxycyklínom ovplyvnené. Spotreba kyslíka aorty bola nižšia u myší, ktoré reagovali na liečené rovnakým spôsobom, mierne, ale nevýznamne sa zvýšili (liečba doxycyklínom: 6,1 ± 1,2 nmol min. -1 mg -1; žiadny doxycyklín: 4,4 ± 1,8 nmol min. -1 mg -1.; P = 0,43).
Ateroskleróza sa všeobecne považuje za chronické zápalové ochorenie, ktoré je výsledkom vaskulárneho poškodenia. Jedným z prvých príznakov aterosklerózy je však vývoj abnormálnych mitochondrií v bunkách hladkého svalstva 20, čo naznačuje, že mitochondriálna dysfunkcia spôsobuje ochorenie v týchto bunkách, čo je prevládajúci bunkový typ v cievach náchylných na aterosklerózu. Naše údaje poskytujú priamy dôkaz, že podpora neúčinného mitochondriálneho metabolizmu v bunkách hladkého svalstva vedie k hypertenzii a zrýchlenej ateroskleróze. Zvýšený krvný tlak počas 6 týždňov týchto experimentov nevysvetľuje zvýšenie aterosklerózy, pretože myši liečené doxycyklínom mali zvýšený krvný tlak jedlom (doplnkový obrázok 2b) bez ovplyvnenia lézií (doplnkový obrázok 3). . Hypertenzia dôsledne nemoduluje aterosklerózu u myší 21, 22 .
Predchádzajúce údaje podporujú myšlienku, že do aterogenézy môže byť zahrnutý všeobecný proces oddeľovania dýchacích ciest. Tepny majú okrajový prísun kyslíka 23. Hypoxia znižuje pomer kontroly dýchania 24; to znamená pomer fosforylačného (stav 3) k nefosforylačnému (stav 4) dýchania. Odpojené dýchanie predchádza aterosklerózu na aortálnych miestach náchylných na lézie u bielych holubov Carneau, ale nie na rovnakých miestach u výstavných holubov (kmeň odolný voči ateroskleróze), a nie na aortálnych miestach, u ktorých sa nevyvinú lézie u žiadneho z kmeňov. Aorty bez chorôb majú veľkú koncentráciu linoleátu esenciálnych mastných kyselín, ale tukové pruhy majú nedostatok esenciálnych mastných kyselín 25, 26. Nedostatok esenciálnych mastných kyselín podporuje oddelenie dýchacích ciest 27, 28 a aterosklerózu 29 .
Oxidačný stres možno definovať ako zvýšenú tvorbu ROS a zníženú biologickú dostupnosť NO, ktoré sú pozorované pri expresii UCP1 v hladkom svalstve. Tieto výsledky boli neočakávané. Predpokladá sa, že vysoká hybná sila protónov, ktorá nastáva, keď je nízka spotreba ATP aj dostupnosť ADP, určujú produkciu ROS. Intenzívnym tréningom sa však zvyšuje aj produkcia ROS v kostrovom svalstve 30, čo znamená, že napriek vysokej spotrebe ATP a dostupnosti ADP sa dáva prednosť zvýšenej produkcii ROS.
Mierne oddelenie dýchacích ciest - forma mitochondriálnej dysfunkcie - v cievach u myší tak zvyšuje v strave oxidačný stres, krvný tlak a aterosklerózu. Tieto údaje podporujú predpoklad, že lokálne metabolické poruchy v arteriálnej stene spôsobujú vaskulárne ochorenie. Farmakologické alebo výživové stratégie na zvýšenie efektívneho metabolizmu vo vaskulárnom systéme by mohli predstavovať nové prístupy k liečbe aterosklerózy.
Metódy
Zvieratá
Krvný tlak
Neinvazívne stanovenia sa uskutočňovali na myšiach pri vedomí pomocou chvostovej manžety (pozri doplňujúce informácie a odkazy v nich uvedené). Telemetrické stanovenia sa uskutočňovali pomocou systému od Data Science International. Cievne odpovede na inhibíciu syntázy oxidu dusnatého boli zaznamenané invazívne (PowerLab/8SP, AD Instruments) po intravenóznej infúzii 5 mg kg -1 L-NAME.
Ateroskleróza
Vo veku 8 týždňov boli zvieratá v pozadí bez apoe nasadené na západnú stravu s 0,15% cholesterolom, ktorý poskytuje 42% kalórií ako tuk (TD 88137); Diéta pokračovala 6 týždňov. Asi 8 týždňov starým myšiam bol podávaný 4% tuk a po dobu 6 týždňov nebol pridaný žiadny cholesterol. Lézie boli kvantifikované pomocou techniky tváre (pozri ďalšie informácie a odkazy v nich uvedené).
Stanovenie superoxidu a akonitázy
Proteómová analýza
Myšiam kŕmené myši SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- boli liečené doxycyklínom alebo bez nich po dobu 8 dní. Aorty boli premyté fosfátom pufrovaným soľným roztokom, rozrezané, opláchnuté a adventitia odstránená. Spojené aorty boli v homogenizéri Potter-Elvehjem s 1,0 ml lyzačného pufra (30 mM Tris-HCl, pH 7,8, 7 M močovina, 2 M tiomočovina, 4% CHAPS, 1 mM NaF, 1 mM Na3. Koktejl úplného inhibítora proteázy VO4) na ľade asi 1 minútu. Vzorky sa analyzovali fluorescenčnou dvojrozmernou diferenciálnou gélovou elektroforézou a hmotnostnou spektrometriou, ako je opísané (pozri doplňujúce informácie a odkazy v nich uvedené). Ďalšie informácie nájdete v časti Ďalšie metódy.
vďakyvzdania
Táto štúdia bola podporená grantmi od National Institutes of Health, Clinical Nutrition Research Unit, the Diabetes Research and Training Center, a mentor-financované postdoktorandské štipendium od American Diabetes Association, a inštitucionálnymi prostriedkami z Washington University a Siteman Cancer Center Proteomics podporuje centrum na Washingtonskej univerzite.
Ďalšie informácie
Doplnkový obrázok S1
Telesná hmotnosť a zloženie séra u myší SM22-TRE UCP1 ošetrených Doxom. (EPS 335 kB)
Doplnkový obrázok S2
Krvný tlak sa stanovil pomocou telemetrie u myší SM22-TRE UCP1 (panel a) a SM22-TRE UCP1-apoE -/- myší (panel b). (EPS 300 kB)
Doplnkový obrázok S3
Účinky indukcie UCP1 na aterosklerózu a cholesterol v sére u myší kŕmených chow. (EPS 587 kB)
Doplnkový obrázok S4
Metabolická charakterizácia a glukózová tolerancia u SM22-TRE UCP1 apoE -/- myší s westernovým kŕmením. (EPS 360 kB)
Doplnkový obrázok S5
Expresia UCP1 v extraaortálnych artériách. (EPS 307 kB)
Doplnkový obrázok S6
Vplyv Tempolu na krvný tlak v chvostovej manžete u myší SM22-TRE UCP1 apoE -/- ošetrených Doxom. (EPS 303 kB)
Doplnkové legendy figúr S1-S6
Tento súbor obsahuje legendy k doplňujúcim obrázkom 1-6. (DOC 11 kB)
Doplnková metodika
Tento súbor obsahuje doplnkovú metodiku. (DOC 8 kB)
Doplňujúce Poznámky
Tento súbor obsahuje ďalšie odkazy. (DOC 12 kB)
Poznámky
Odoslaním komentára vyjadrujete súhlas s našimi podmienkami používania a pokynmi pre komunitu. Ak zistíte, že niečo zneužíva alebo nie je v súlade s našimi podmienkami alebo pokynmi, označte to ako nevhodné.