Chế độ ăn uống ảnh hưởng đáng kể đến bệnh lý miễn dịch và mức độ nghiêm trọng của chấn thương thận

Liên hệ: emily.li@wecistanche.com

John E. Brus, et al

Trừu tượng: 

'Chế độ ăn uống là một yếu tố nguy cơ hàng đầu gây ra bệnh tật và tử vong trên toàn thế giới, nhưng nó hiếm khi được xem xét trong việc thiết kế các nghiên cứu tiền lâm sàng trên động vật. Một số tình trạng thiếu dinh dưỡng được báo cáo ở người Mỹ đã được chứng minh là có hại choquả thậnSức khỏe; tuy nhiên, các yếu tố cơ học chịu trách nhiệm không rõ ràng và phần lớn được cho là do sự phát triển của bệnh tiểu đường hoặc tăng huyết áp. Ở đây, chúng tôi đặt ra để xác định xem liệu chế độ ăn uống có ảnh hưởng đến tính nhạy cảm với chấn thương thận ở chuột đực C57Bl / 6 hay không. Chuột được cho ăn theo chế độ ăn chow tiêu chuẩn, chế độ ăn "phương Tây" (WD) có bán trên thị trường, hoặc chế độ ăn mới được Mỹ hóa (AD) trong 12 tuần trước khi bắt đầuquả thậnvết thươngsử dụng mô hình bệnh thận do axit folic (FAN) hoặc tổn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ ở thận (uIRI). Trong FAN, những con chuột được cho ăn WD và AD có bằng chứng mô học tồi tệ hơn về tổn thương mô và biểu hiện thận nhiều hơn của các gen liên quan đến độc tính trên thận so với những con chuột được cho ăn chow. Những con chuột được cho ăn AD phát triển phì đại thận nghiêm trọng hơn sau FAN, và dữ liệu biểu hiện gen cho thấy cơ chế của FAN khác nhau giữa các chế độ ăn. Trong khi đó, những con chuột được cho ăn WD có nồng độ interleukin -6 lưu hành lớn nhất. Trong uIRI, không có sự khác biệt nào về tổn thương mô thận giữa các chế độ ăn; tuy nhiên, những con chuột được cho ăn WD và AD cho thấy bằng chứng về phản ứng viêm bị ức chế. Tổng hợp lại, dữ liệu của chúng tôi hỗ trợ giả thuyết rằng chế độ ăn uống ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ nghiêm trọng và sinh lý bệnh củaquả thậndịch bệnhvà là một biến thực nghiệm quan trọng cần được xem xét trong các nghiên cứu cơ học tiền lâm sàng trên động vật.

Từ khóa: chế độ ăn uống phương tây; con chuột; nhọnquả thậnvết thương; chất lượng chế độ ăn uống; dinh dưỡng

Bấm vào đây để biết thêm thông tin về sản phẩm Cistanche để cải thiện thận

1. Giới thiệu

Lối sống là yếu tố đóng góp hàng đầu cho sức khỏe tổng thể và ảnh hưởng đáng kể đến kết quả của bệnh tim mạch (CVD) bất kể nguy cơ di truyền [1]. Chế độ ăn uống là một thành phần chính của lối sống, và chế độ ăn uống nghèo nàn và các bệnh liên quan đến chế độ ăn uống chiếm hơn 8 trong số 30 yếu tố nguy cơ hàng đầu của bệnh tật và tử vong trên toàn thế giới [2]. Tuy nhiên, các cơ chế mô tả việc dinh dưỡng kém tác động tiêu cực đến sức khỏe như thế nào vẫn chưa rõ ràng một cách đáng ngạc nhiên.

Một rào cản lớn trong nghiên cứu dinh dưỡng là khó khăn trong việc mô hình hóa một cách không phù hợp bản chất phức tạp và đa diện của thói quen ăn uống của con người trong các nghiên cứu động vật tiền lâm sàng về mặt cơ học. Khẩu phần chow chow là nguồn thức ăn được sử dụng nhiều nhất trong các nghiên cứu về loài gặm nhấm tiền lâm sàng do chất lượng dinh dưỡng cao, tính ổn định trong bảo quản và chi phí sản xuất tương đối thấp. Được tạo thành từ các hỗn hợp làm từ ngũ cốc được bổ sung với dầu chất lượng cao và hỗn hợp vitamin / khoáng chất, chế độ ăn chow là đại diện kém cho chất lượng dinh dưỡng tương đối thấp được báo cáo ở các xã hội phát triển. Điều này đã dẫn đến việc tạo ra nhiều chế độ ăn kiêng gây bệnh, hầu hết tập trung vào lượng calo cao của các quốc gia phát triển và gây ra bệnh béo phì và rối loạn chức năng trao đổi chất ở động vật hoang dã. Mặc dù béo phì và rối loạn chức năng trao đổi chất vẫn là những mối quan tâm lớn về sức khỏe trên toàn thế giới, nhưng chế độ ăn giàu calo được bán trên thị trường hiện nay thể hiện một cái nhìn cực đoan và rất hạn hẹp về tình trạng thiếu dinh dưỡng phức tạp được báo cáo ở các xã hội phương Tây. Các tác động sinh lý của một chất dinh dưỡng nhất định thường phụ thuộc vào sự tồn tại và sự phong phú của các chất dinh dưỡng khác (chẳng hạn như tỷ lệ natri-kali [3,4]) và những tương tác này không được xem xét trong chế độ ăn thương mại gây bệnh. Do đó, có thể phương pháp tiếp cận giảm thiểu phổ biến trong nghiên cứu dinh dưỡng đã vô tình cản trở việc dịch thành công dữ liệu cơ học từ động vật gặm nhấm sang người.

Trong nỗ lực giải quyết vấn đề này, chúng tôi đang phát triển một chế độ ăn kiêng Mỹ hóa (AD) mới bao gồm một số tình trạng thiếu dinh dưỡng được báo cáo ở người Mỹ [5]. AD là một chế độ ăn hai viên bao gồm một viên làm từ ngũ cốc và một viên tổng hợp "ngọt và mặn" và được phát triển với sự quan tâm nghiên cứu về sở thích ăn kiêng và có thể bù đắp các tác dụng phụ đã được báo cáo của chế độ ăn truyền thống dành cho loài gặm nhấm nhiều calo [6 ]. Thật thú vị, một số sửa đổi chất dinh dưỡng được thực hiện trong AD đã được đề xuất để tác độngquả thậnSức khỏetheo cách trực tiếp hoặc gián tiếp [7–10].Quả thậnrối loạn chức nănglà nguyên nhân hàng đầu của CVD và là kết quả phổ biến của các bệnh do chế độ ăn uống nhưBệnh tiểu đườngvàtăng huyết áp. Các phân tích gần đây đã chỉ ra rằng chất lượng chế độ ăn uống kém làm tăng tỷ lệ mắc bệnhquả thậnvết thươngvàdịch bệnh[11]; tuy nhiên, các cơ chế chịu trách nhiệm vẫn chưa rõ ràng. Do đó, chúng tôi bắt đầu xác định xem chế độ ăn uống có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả của hai mô hình chuột khác nhau về chấn thương thận hay không.

2. Vật liệu và phương pháp

2.1. Động vật và chế độ ăn kiêng

Tất cả các thí nghiệm trên động vật đều được thực hiện theo các quy trình đã được Ủy ban Chăm sóc và Sử dụng Động vật của Tổ chức Đại học Liberty phê duyệt và phù hợp với Hướng dẫn Chăm sóc và Sử dụng Động vật Phòng thí nghiệm [12]. Chuột đực C57Bl / 6 đang cai sữa (3- tuần tuổi) được mua từ Phòng thí nghiệm Jackson và nhốt chung (3–5 con chuột mỗi lồng) với bộ đồ lót bằng bông ngô, một loại chow gặm nhấm tiêu chuẩn (Teklad Global 18%, # 2018), và nước máy lọc carbon. Sau khoảng thời gian 1- tuần để thích nghi, chuột được cấp quyền truy cập ad libitum vào một trong ba chế độ ăn: chow (Teklad Global 18%, # 2018, n=14), một chế độ ăn phương Tây có bán trên thị trường ("WD, "# TD.88137, n=13), hoặc tiểu thuyết" AD "(n=14) của chúng tôi.

AD bao gồm hai viên, được gọi là AD chow (TD.17 0 651) và ADsyn thetic (TD.170698 & TD.170699). AD chow pellet là một loại thức ăn viên dựa trên thức ăn chow đã được cải tiến với các vitamin tan trong chất béo (A, D và E) và chất xơ không hòa tan (chất xơ tẩy rửa trung tính). Chế độ ăn uống tổng hợp được xây dựng để bao gồm dư thừa đường sucrose, fructose, chất béo bão hòa, cholesterol, axit béo không bão hòa đa omega -6, axit béo chuyển hóa, natri và phốt pho trong khi giảm kali và axit béo không bão hòa đa omega -3 . Axit béo chuyển hóa được bao gồm trong công thức vì chúng vẫn được tiêu thụ từ các nguồn tự nhiên (chẳng hạn như thịt bò), nhưng việc đưa vào viên ADsynthetic thấp hơn nhiều so với lượng được sử dụng trong các nghiên cứu trước đây [13–16]. Việc bao gồm mỗi chất dinh dưỡng dựa trên sự phù hợp với sự khác biệt phần trăm của lượng thực tế và được khuyến nghị ở chuột và người (được mô tả trong Phụ lục A Bảng A1) dựa trên các báo cáo gần đây của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ [5,12]. Thành phần dinh dưỡng cho mỗi viên được dựa trên phần trăm chênh lệch được tính toán của các giá trị tiêu thụ được báo cáo và khuyến nghị của mỗi chất dinh dưỡng ở người Mỹ, và phần trăm chênh lệch này sau đó được áp dụng cho nhu cầu dinh dưỡng của chuột [13]. Công thức hoàn chỉnh của mỗi viên sau đó được điều chỉnh thêm để tính đến mức tiêu thụ trung bình hàng ngày là 2 và 0,5 g AD tổng hợp và ADchow, tương ứng. Một viên tổng hợp khác, ADsythetic2, được bào chế để phù hợp với sự thay đổi trong sở thích ăn uống sau 8 tuần, trong đó chuột tiêu thụ lượng tương đương (1,5 g) cả ADchow và ADsynthetic2 mỗi ngày. Bảng 1 tóm tắt các chế độ ăn được sử dụng trong nghiên cứu này.

2.2. Mô hình chuột bị thương thận cấp tính (AKI)

Chuột vẫn ăn chế độ ăn thử nghiệm của chúng trong 12 tuần trước khi bắt đầuquả thậnvết thươngvới các mô hình bệnh thận do axit folic (FAN) hoặc tổn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ một bên (uIRI). Các mô hình này được chọn vì chúng thường được sử dụng trong tài liệu và tạo raquả thậnvết thươngtheo cách phụ thuộc vào liều lượng [17]. Mô hình FAN được thực hiện dựa trên các ấn phẩm trước đây [18–21] với các sửa đổi. Do sự khác biệt về trọng lượng cơ thể giữa các nhóm ăn kiêng, chúng tôi đã tính toán liều 25 0 mg / kg cho con chuột nhỏ nhất trong nghiên cứu của chúng tôi (25 g) và sử dụng cùng một liều lượng (6,25 mg / 500 µL) cho tất cả chuột được gây mê bằng isoflurane trong thời gian ngắn (3% trong 100% oxy, 600 mL / phút). Những con chuột đối chứng (n=4 cho mỗi chế độ ăn) đã nhận được một thể tích tương đương (500 µL) của xe natri bicarbonat 0,3 mM như những con chuột nhận được FAN (n=4 cho mỗi chế độ ăn). Đối với mô hình uIRI, những con chuột (n=5 - 6 con cho mỗi chế độ ăn) được gây mê bằng isoflurane và rạch một đường bên sườn, đồng thời tạo động mạch và tĩnh mạch bên tráiquả thậnđược cách ly khỏi mô liên kết và mô mỡ xung quanh và được cản trở bằng kẹp vi mạch. Sau 45 phút, chiếc kẹp được lấy ra và sự phục hồi của dòng máu đã được xác nhận bằng mắt thường. Cơ được đóng bằng chỉ khâu tơ 4. 0 và vết rạch da được đóng bằng kim bấm phẫu thuật. Thân nhiệt bề mặt được duy trì ở 28–3 0 ◦C bằng đèn nhiệt và đệm sưởi (thân nhiệt bề mặt bình thường ~ 30 ◦C). Buprenorphine (0,1 mg / mL, 100 µL tiêm dưới da) được dùng như một loại thuốc giảm đau sau khi con vật bắt đầu tỉnh lại.

Cistanche có thể điều trị chấn thương thận

2.3. Động vật gây tử vong, Phân tích mô học và các phép đo huyết thanh về chức năng thận

Các con vật bị chết 24 giờ (uIRI) hoặc 48 giờ (FAN) sau đó bằng cách tách cổ tử cung trong khi được gây mê bằng isoflurane ngắn hạn. Trái tim được lấy ra và máu từ thân được thu thập, để ở nhiệt độ phòng trong 1 0 phút và trải qua quá trình ly tâm trong 1 0 phút ở 2500 g. Huyết thanh được thu thập và đông lạnh ở -80 ◦C cho đến khi phân tích creatinine (Crystal Chem), nitơ urê máu (BUN, Arbor Assays) hoặc interleukin -6 (IL6, Biolegend) bằng các xét nghiệm có bán trên thị trường. Thận đã được mổ xẻ và cắt rời, và một phần lõm ở trung tâm được cố định trong 10% formalin đệm phosphat, nhúng trong parafin, và các phần 5 µm được cắt và nhuộm bằng H&E hoặc Picro Sirius Red (ABCAM). Trong các phần nhuộm H & E, mức độ nghiêm trọng của hoại tử ống thận cấp tính được đánh giá bởi một cá nhân bị mù với thiết kế thí nghiệm dựa trên thang điểm 0-4, trong đó (0) đề cập đến không có bằng chứng tổn thương, (1) là<25% of="" the="" identifiable="" tissue="" area="" consists="" of="" injury,="" (2)="" 25–50%,="" (3)="" 50–75%,="" and="" (4)="">75 phần trăm. Tương tự như nghiên cứu trước đó [22], "tổn thương ống thận" bao gồm sự giãn nở của ống, phôi có protein và tái tạo mô tubulointerstitial rõ ràng. Mức độ xơ hóa mô kẽ được đánh giá trong các phần nhuộm Picro Sirius.

2.4. Mảng PCR độc tính trên thận

Khoảng 30–100 mg mảnh đã tách rờiquả thậnkhăn giấyđược lưu trữ trong dung dịch RNAlater ™ (Thermo). Một mẫu đại diện duy nhất từ ​​mỗi nhóm ăn kiêng trong nghiên cứu FAN đã được chọn gần giống với điểm trung bình của nhóm về creatinine huyết thanh, BUN, và điểm mô học trong mỗi nhóm điều trị. Sau đó, mẫu đã chọn được xử lý để định lượng sự biểu hiện của 84 gen liên quan đến độc tính trên thận bằng cách sử dụng RT2 ProfilerTM PCR Array — Mouse Nephrotoxicity (#PAMM -094 Z) theo khuyến cáo của nhà sản xuất (Qiagen). RNA tổng số được phân lập bằng cách sử dụng bộ RNeasy®, DNA bộ gen được loại bỏ bằng cách phân hủy DNA và 0. 5 ugs RNA tổng số được sử dụng để tổng hợp cDNA bằng bộ RT2 First Strand Kit. Hỗn hợp cDNA được trộn với RT2 SYBR® Green Mastermix và nước không chứa nuclease, sau đó áp dụng cho đĩa RT2 và phân tích theo khuyến nghị bằng thiết bị Lightcycler ™ 96 (Roche). Các giá trị ∆Ct cho mỗi nhóm xử lý được tính toán dựa trên sự biểu hiện của các gen quản lý nhà bằng cách sử dụng công thức sau: 2ˆ (∆CT), trong đó ∆CT=(quản lý công việc (GAPDH)) - CT (gen quan tâm)] . Sự khác biệt phần trăm về biểu hiện so với chuột đối chứng (chuột được cho ăn chow với phương tiện điều trị) được tính toán cho mỗi gen. Để xác định các gen có khả năng bị ảnh hưởng bởi FAN và chế độ ăn uống, chúng tôi đã sửa đổi phân tích do nhà sản xuất cung cấp (Qiagen). Các gen có sự khác biệt lớn hơn 2- lần so với chuột đối chứng đã được xác định và từ danh sách này, chúng tôi đã xác định các gen có sự khác biệt Lớn hơn hoặc bằng 25 phần trăm giữa những con chuột được cho ăn WD và AD. Sáu gen đã được xác định bằng phương pháp này và biểu hiện mRNA ở thận của chúng được định lượng bằng cách sử dụng RT-PCR thời gian thực thông thường.

2.5. RT-PCR cho các gen có liên quan đến độc tính trên thận, viêm tinh hoàn và tái tạo mô

Thận và lách được xử lý cho RT-PCR bằng các bộ dụng cụ có bán trên thị trường (Qiagen và BioRad) theo khuyến nghị của nhà sản xuất. Các đoạn mồi mở rộng nội bộ cho các gen liên quan đến độc tính trên thận hoặc các dấu hiệu đặc trưng của bạch cầu được mua từ BioRad hoặc được tạo ra bằng phần mềm Primer3 [23–25]. Thông tin về mồi được cung cấp trong Phụ lục C Bảng A2. Sau đó, 10 µL phản ứng RT-PCR được thực hiện bằng cách sử dụng iTaq Universal SYBR Green Supermix (BioRad) và các giá trị ∆CT được tính toán cho mỗi gen. Tất cả dữ liệu được trình bày dưới dạng chuẩn hóa theo giá trị trung bình của các nhóm kiểm soát cho mỗiquả thậnvết thươngmô hình (chuột chow chow ăn với phương tiện được tiêm FAN hoặc thận một bên của chuột chow chow ăn trong IRI).

2.6. Phân tích thống kê

Tất cả các nghiên cứu được thực hiện bằng cách sử dụng một thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên. Trong nghiên cứu FAN, "Chế độ ăn uống" và "Điều trị" là các biến độc lập với "Chế độ ăn uống" có 3 cấp độ (chow, WD và AD) và "Điều trị" có 2 cấp độ (xe hoặc FAN). Các phân tích tương tự được sử dụng trong nghiên cứu uIRI, trong đó "Điều trị" được xác định bằng cách so sánh dữ liệu biểu hiện gen ở thận thiếu máu cục bộ với thận kiểm soát bên không thiếu máu cục bộ. Tất cả dữ liệu đã được xem xét trước khi phân tích GLM và các giá trị ngoại lai được xác định bằng cách sử dụng chức năng Khám phá và phân tích bằng các thủ tục mô hình tuyến tính chung trong SPSS (IBM). Các giá trị được coi là có ý nghĩa với p Nhỏ hơn hoặc bằng 0. 0 5 với phân tích Tukey Post Hoc và xu hướng được xác định là p Nhỏ hơn hoặc bằng 0,1.

3. Kết quả

3.1. Chế độ ăn uống kém làm trầm trọng thêm tổn thương mô trong FAN

Chuột được cho ăn WD có tổng trọng lượng cơ thể lớn nhất (37,4 ± 4,1 g) so với chuột được cho ăn AD (3 0. 3 ± 1. 0, p=0. {{ 17}} 0 1) và chuột chow ăn (26,8 ± 1,1, p <{{2 0}}.="" 0="" 0="" 1).="" tỷ="" lệ="" mỡ="" cũng="" khác="" nhau="" giữa="" các="" nhóm,="" nơi="" những="" con="" chuột="" được="" cho="" ăn="" wd="" có="" trọng="" lượng="" đệm="" mỡ="" mào="" tinh="" hoàn="" cao="" nhất="" (2.="" 0="" ±="" {{3="" 0}}.="" 6="" g,="" p=""><0. 001)="" so="" với="" chuột="" chow="" ăn="" (0,4="" ±="" 0,08,="" p=""><0,001) và="" ad="" (0,7="" ±="" 0,3,="" p=""><0,001). sự="" gia="" tăng="" trọng="" lượng="" cơ="" thể="" và="" mỡ="" được="" quan="" sát="" thấy="" ở="" những="" con="" chuột="" được="" cho="" ăn="" ad="" cũng="" lớn="" hơn="" ở="" những="" con="" chuột="" được="" cho="" ăn="" chow="" (p="0." 001="" và="" p=""><0,001, tương="" ứng).="" trọng="" lượng="" mô="" mỡ="" không="" khác="" biệt="" giữa="" chuột="" trong="" xe="" hoặc="" nhóm="" được="" điều="" trị="" bằng="" fan="" (tr="0.">

Điều thú vị là những con chuột được cho ăn AD có trọng lượng thận lớn nhất so với cả những con chuột được cho ăn chow (p <{{0}}. 0="" 0="" 1)="" và="" wd="" (p="" {{2="" }}.="" 0="" 1)="" (bảng="" 2).="" trọng="" lượng="" thận="" không="" khác="" nhau="" giữa="" những="" con="" chuột="" được="" cho="" ăn="" thức="" ăn="" chow="" hoặc="" wd="" (p="0." 1)="" và="" những="" dữ="" liệu="" này="" nhất="" quán="" khi="" trọng="" lượng="" cơ="" thể="" được="" sử="" dụng="" làm="" hiệp="" biến="" (p="0." 52).="" creatinine="" lưu="" hành="" (p=""><0,001) và="" bun="" (p=""><0,001) tăng="" đáng="" kể="" khi="" phản="" ứng="" với="" fan,="" nhưng="" cả="" hai="" đều="" không="" bị="" ảnh="" hưởng="" đáng="" kể="" bởi="" chế="" độ="" ăn="" uống="" (p="0." 74="" và="" 0,67,="" tương="" ứng).="" tuy="" nhiên,="" chế="" độ="" ăn="" uống="" đã="" ảnh="" hưởng="" đáng="" kể="" đến="" mức="" độ="" nghiêm="" trọng="" của="" tổn="" thương="" mô="" được="" đánh="" giá="" bằng="" kính="" hiển="" vi="" với="" những="" con="" chuột="" được="" cho="" ăn="" wd="" (p="0." 001)="" và="" ad="" (p="0." 004)="" bị="" tổn="" thương="" mô="" nghiêm="" trọng="" hơn="" so="" với="" chuột="" chow="" ăn="" (bảng="" 2="" và="" hình="" 1).="" các="" đặc="" điểm="" mô="" học="" chủ="" yếu="" của="" chấn="" thương="" thận="" là="" giãn="" ống="" thận="" và="" hoại="" tử="" ống="" thận="" cấp="" tính,="" nghiêm="" trọng="" hơn="" và="" lan="" rộng="" khắp="" vỏ="" não="" ở="" những="" con="" chuột="" được="" cho="" ăn="" ad="" và="" wd.="" không="" có="" sự="" khác="" biệt="" về="" xơ="" hóa="" thận="" được="" quan="" sát="" thấy="" giữa="" các="" nhóm="" ăn="" kiêng="" trong="" các="" phần="" nhuộm="" picro="" sirius="" (phụ="" lục="" c="" hình="" a1).="" fan="" gây="" ra="" sự="" gia="" tăng="" đáng="" kể="" (p="0." 005)="" trong="" interleukin="" lưu="" hành="" -6="" (il6),="" trầm="" trọng="" thêm="" với="" wd="" so="" với="" những="" con="" chuột="" được="" cho="" ăn="" ad="" (p="0." 01)="" và="" chow="" (p="0." 006,="" bảng="" 2).="" tương="" tự,="" fan="" gây="" ra="" sự="" gia="" tăng="" mạnh="" mẽ="" trong="" biểu="" hiện="" mrna="" il6="" ở="" thận="" (p=""><0,001); tuy="" nhiên,="" không="" có="" sự="" khác="" biệt="" đáng="" kể="" giữa="" các="" nhóm="" ăn="" kiêng="" (p="0.">

3.2. Chế độ ăn kiêng làm thâm nhập đáng kể mRNA của thận. Biểu hiện của các gen gây độc cho thận và bạch cầu đặc hiệu trong FAN

Tiếp theo, chúng tôi bắt đầu xác định các cơ chế tiềm ẩn gây ra sự trầm trọng thêm của tổn thương mô ở những con chuột được cho ăn WD và AD. Các mẫu đại diện từ mỗi chế độ ăn được chọn và sự biểu hiện của 84 gen liên quan đến độc tính trên thận được sàng lọc bằng cách sử dụng mảng PCR có bán trên thị trường (dữ liệu thô được trình bày trong Phụ lục E Bảng A3). So với những con chuột được cho ăn chow được điều trị bằng xe cộ, 57 gen gây độc cho thận được xác định là có sự thay đổi lớn hơn 50% trong biểu hiện với FAN, và sáu trong số này được xác định là khác nhau dựa trên chế độ ăn uống (Phụ lục F Bảng A4). Trong số sáu gen được xác định bằng xét nghiệm độc tính trên thận, biểu hiện trên thận của Btg2 (p=0. 03), Cdkn1a (p=0. 01) và Spp1 (p=0. 001) là đáng kể bị ảnh hưởng bởi chế độ ăn như được xác định bằng cách sử dụng RT-PCR thông thường. Những con chuột được cho ăn WD có biểu hiện Btg2 và Spp1 cao hơn so với những con chuột được cho ăn chow và AD, trong khi những con chuột được cho ăn AD có biểu hiện Cdkn1a nhiều hơn so với những con chuột được chow và WD (Phụ lục F Bảng A4 và Hình 2) . Chúng tôi cũng định lượng biểu hiện mRNA ở thận của 4 dấu hiệu đặc hiệu bạch cầu (CD3e, CD19, CCR2 và Ly6G), tất cả đều chịu ảnh hưởng đáng kể của FAN (Phụ lục F Bảng A4). Tuy nhiên, một chế độ ăn kiêng không có tác động đáng kể đến sự biểu hiện của các dấu hiệu đặc hiệu bạch cầu trong thận.

Trước đây chúng tôi đã chỉ ra lá lách có ảnh hưởng đáng kể đến bệnh lý miễn dịch của chấn thương thận [26–28]. Do đó, chúng tôi bắt đầu xác định xem chế độ ăn uống có điều chỉnh biểu hiện mRNA ở lách của cùng các dấu hiệu bạch cầu đặc hiệu trong FAN hay không. FAN gây ra sự giảm đáng kể trong biểu hiện mRNA ở lách của dấu hiệu tế bào T Cd3e (p=0. 0 0 1) và dấu hiệu tế bào B Cd19 (p <0,001) (hình="" 3="" và="" phụ="" lục="" f="" bảng="" a4).="" về="" chế="" độ="" ăn="" uống,="" những="" con="" chuột="" được="" cho="" ăn="" ad="" có="" biểu="" hiện="" mrna="" của="" lá="" lách="" thấp="" hơn="" cd3e="" (p="0." 01)="" và="" cd19="" (p="0." 009)="" so="" với="" những="" con="" chuột="" được="" ăn="" chow="" nhưng="" không="" phải="" những="" con="" chuột="" được="" ăn="" wd="" (p="" lớn="" hơn="" hoặc="" bằng="" 0,2).="" không="" có="" ảnh="" hưởng="" đáng="" kể="" nào="" của="" chế="" độ="" ăn="" uống="" (p="0." 8)="" hoặc="" fan="" (p="0." 1)="" lên="" biểu="" hiện="" il6="" của="" lách="" (dữ="" liệu="" không="" được="" hiển="">

3.3. Chế độ ăn uống có tác dụng truyền nhiễm đáng kể Biểu hiện gien bạch cầu đặc hiệu trong uIRI

Chúng tôi lặp lại các nghiên cứu về chế độ ăn uống của mình trong mô hình uIRI để đánh giá tính tổng quát của dữ liệu FAN. Mặc dù có sự khác biệt đáng kể về độ kết dính giữa các nhóm điều trị bằng chế độ ăn kiêng, không có sự khác biệt đáng kể về thời gian phẫu thuật (~ 5 phút) giữa các nhóm điều trị (p=0. 5). Chế độ ăn không ảnh hưởng đến mức độ nghiêm trọng của tổn thương mô khi được xác định bằng định lượng H & E- (p=0. 7, Hình 4) hoặc các phiến kính nhuộm Picro Sirius (Phụ lục D Hình A2). Trong khi những con chuột được cho ăn AD có trọng lượng thận lớn hơn trong nghiên cứu FAN, chỉ có xu hướng chế độ ăn uống ảnh hưởng đến trọng lượng thận (p=0. 07) trong nghiên cứu uIRI. Ở thận bên không thiếu máu cục bộ, những con chuột được cho ăn chow có trọng lượng thận bằng số thấp hơn (160 ± 22 mg) so với những con chuột được cho ăn AD (168 ± 14) và WD (186 ± 15). Các xu hướng số lượng tương tự cũng được quan sát thấy trong thận thiếu máu cục bộ nơi chuột được cho ăn chow (173 ± 24 mg) hoặc chuột được cho ăn AD (170 ± 12) có trọng lượng thận thấp hơn so với chuột được cho ăn WD (195 ± 32). Những dữ liệu này gợi ý rằng ảnh hưởng của chế độ ăn đến trọng lượng thận với chấn thương phụ thuộc vào mô hình được sử dụng.

Tất cả các gen gây độc cho thận và bạch cầu được định lượng trong thận đều bị ảnh hưởng đáng kể bởi uIRI ngoại trừ Cd3e (p=0. 1, Phụ lục G Bảng A5). Tuy nhiên, không có gen gây độc thận nào được xác định trong nghiên cứu FAN bị ảnh hưởng đáng kể bởi chế độ ăn uống. Liên quan đến sự biểu hiện của các gen đặc trưng của bạch cầu, ảnh hưởng của uIRI lên sự biểu hiện mRNA Cd19 ở thận phụ thuộc nhiều vào chế độ ăn (p=0. 008), với những con chuột được cho ăn WD và AD có khoảng gấp bốn lần biểu hiện Cd19 ở thận sau khi uIRI cao hơn so với những con chuột được cho ăn thức ăn chow (Hình 5). Cũng có xu hướng cho những con chuột được cho ăn có biểu hiện Ly6g ở thận sau khi uống uIRI (p=0. 06, Phụ lục G Bảng A5). Điều thú vị là những con chuột được cho ăn WD (p=0. 006) và AD (p=0. 004) có nồng độ IL6 trong tuần hoàn thấp hơn đáng kể so với những con chuột được ăn chow (Hình 5).

Chế độ ăn uống ảnh hưởng đáng kể đến sự biểu hiện mRNA của lách của Cd19 (p=0. 0 0 8), Ccr2 (p =0. 004) và Ly6g (p {{7} } .03) sau uIRI (Hình 6 và Phụ lục G Bảng A5). Những con chuột được cho ăn chow có biểu hiện lách cao nhất trong số những dấu hiệu này, với Ccr2 hơn những con chuột được cho ăn WD (p=0. 02) và AD (p=0. 005), biểu hiện Cd19 lớn hơn đáng kể so với những con chuột được cho ăn AD (p=0. 007), nhưng không phải WD (p=0. 4) và biểu thức Ly6g lớn hơn so với những con chuột được cho ăn AD (p=0. 04) và có xu hướng biểu hiện lớn hơn ở những con chuột được cho ăn WD (p=0. 07). Không có sự khác biệt trong biểu hiện của các dấu hiệu đặc trưng cho bạch cầu giữa những con chuột được cho ăn WD hoặc AD (p=0. 9, 0,8 và 0,1 đối với Ccr2, Cd19 hoặc Ly6g, tương ứng.

4. Thảo luận

Ở đây, chúng tôi trình bày dữ liệu cho thấy ảnh hưởng của chế độ ăn uống đối với mức độ nghiêm trọng và bệnh lý miễn dịch của bệnh thận trong các mô hình chuột tiền lâm sàng. Những con chuột được cho ăn WD và AD đều có mức độ tổn thương mô cao hơn và biểu hiện khác biệt của các gen gây độc cho thận theo sau FAN so với những con chuột được cho ăn chow. Những con chuột được cho ăn WD, nhưng không phải AD, cũng có mức lưu hành IL6 sau FAN cao hơn đáng kể. Trong uIRI, chúng tôi không quan sát thấy ảnh hưởng đáng kể của chế độ ăn uống đối với mức độ nghiêm trọng của tổn thương mô hoặc biểu hiện thận của các gen gây độc thận tương tự. Tuy nhiên, chúng tôi đã quan sát thấy sự giảm đáng kể IL lưu hành -6 và sự biểu hiện của các gen đặc trưng của bạch cầu trong thận và lá lách của những con chuột được cho ăn WD và AD. Tổng hợp lại, những dữ liệu này cho thấy rằng chế độ ăn uống ảnh hưởng đáng kể đến bệnh lý miễn dịch của hai mô hình chuột bị chấn thương thận riêng biệt.

Đáng ngạc nhiên là có rất ít nghiên cứu đề cập đến ảnh hưởng của chế độ ăn uống đối với kết quả của chấn thương thận. Những con chuột C57Bl / 6 được cho ăn một chế độ ăn nhiều chất béo trong 9 tuần bị tổn thương thận nặng hơn do cisplatin khi so sánh với những con chuột được cho ăn bằng thức ăn chow [29]. Cần lưu ý rằng liều lượng cisplatin trong nghiên cứu này dựa trên trọng lượng cơ thể và kết quả là những con chuột giàu chất béo nhận được lượng cisplatin tuyệt đối cao hơn. Đây là một biến chứng phổ biến trong các nghiên cứu về chế độ ăn uống và là lý do để chúng tôi sử dụng cùng một khối lượng và lượng FA tuyệt đối cho tất cả các con chuột.

Trong khi có một số tài liệu hạn chế mô tả ảnh hưởng của chế độ ăn uống đối với kết quả của bệnh thận, thì vẫn có tài liệu đáng kể về tác động của bệnh tiểu đường đối với tính nhạy cảm và sự tiến triển của chấn thương thận ở loài gặm nhấm [3 0 - 33]. Các nghiên cứu đang thực hiện (chưa được công bố) trong phòng thí nghiệm của chúng tôi cho thấy rằng những con chuột được cho ăn WD và AD có lượng calo hàng ngày cao hơn (tương ứng là 16 và 15 kcal / ngày) so với những con chuột được ăn chow (12 kcal / ngày). Điều thú vị là chỉ những con chuột được cho ăn WD mới có bằng chứng về tình trạng kháng insulin, với tình trạng hạ đường huyết lúc đói (12 0. 3 mg / dL) được quan sát thấy sớm nhất là 8 tuần sau khi bắt đầu ăn kiêng và tăng gấp bốn lần lượng insulin tuần hoàn lúc đói ( 4,2 ng / mL) sau 24 tuần. Chuột chow chow và AD có mức đường huyết lúc đói gần như giống nhau (lần lượt là 166 và 167 mg / dL) và mức insulin (0,6 và 1,0 tương ứng) tại các thời điểm tương tự. Với động học của những dữ liệu này, chúng tôi tin rằng AD đã mô hình hóa thành công tình trạng thiếu dinh dưỡng vừa phải và không có rối loạn chức năng trao đổi chất trong khung thời gian của nghiên cứu hiện tại, trong khi những con chuột được cho ăn WD có khả năng phát triển kháng insulin.

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>Giảm 30% sự biểu hiện của các dấu hiệu bạch cầu trong lá lách, điều này có thể được hiểu là có sự gia tăng triển khai của bạch cầu từ lá lách. Điều này có thể cho thấy sự gia tăng tình trạng viêm nhiễm ở những con chuột được cho ăn WD và AD; tuy nhiên, dữ liệu IL6 lưu hành chỉ hỗ trợ giả thuyết này ở những con chuột được cho ăn WD. Cần có các nghiên cứu bổ sung với phép đo lưu lượng tế bào và mô tả đặc điểm rộng hơn của các chemokine và cytokine trong tuần hoàn để hiểu rõ hơn về cách chế độ ăn uống ảnh hưởng đến miễn dịch học và sinh lý bệnh của FAN.

Về cơ chế điều hòa sự tiến triển của chu kỳ tế bào, chế độ ăn uống cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự biểu hiện mRNA của Btg2 và Cdkn1a (p21) theo sau FAN. Các nghiên cứu Knockout cho thấy vai trò bảo vệ của Cdkn1a trong bệnh thận (được xem xét trong [37]) và biểu hiện Btg2 cũng được chứng minh là tăng ở thận thiếu máu cục bộ, nhưng không kiểm soát bên cạnh [38]. Tuy nhiên, chức năng và ý nghĩa của việc điều tiết Btg2 trong chấn thương và bệnh thận vẫn chưa được xác định. Btg2 là tác nhân hạ lưu của NFκB và các chất điều hòa chu kỳ tế bào p53 và p19 dẫn đến việc phong tỏa chu kỳ tế bào bằng cách sử dụng các cơ chế tế bào khác nhau (được xem xét trong [39]). Cùng với đó, các tài liệu hiện tại cho thấy rằng các chất ức chế chu kỳ tế bào có lợi trong việc giảm tổn thương thận ban đầu, nhưng cũng có thể tăng cường, hoặc thậm chí tạo điều kiện cho sự tiến triển sau đó thành các dạng mãn tính hơn của bệnh [37,38,40–43]. Sự khác biệt trong biểu hiện của Btg2 và Cdkn1a ở những con chuột được cho ăn WD và AD cho thấy bệnh béo phì và thiếu dinh dưỡng ảnh hưởng đến sinh lý bệnh của chấn thương thận thông qua các cơ chế tế bào khác nhau và có thể có kết quả lâu dài khác nhau. Hơn nữa, sự khác biệt trong biểu hiện Btg2 và Cdkn1a có thể góp phần vào sự phì đại thận được quan sát trong mô hình FAN. Mô hình FAN đã được chứng minh là gây phì đại thận cấp tính [20,21], và AD có thành phần khoáng chất trong chế độ ăn cũng đã được chứng minh là gây phì đại thận và tổn thương ở chuột [44,45]. Do đó, có thể hàm lượng khoáng chất bị thay đổi (đặc biệt là canxi và phốt pho) trong AD là nguyên nhân gây ra tình trạng phì đại thận ở FAN trầm trọng hơn. Các nghiên cứu trong tương lai là cần thiết để xác minh suy đoán này và liệu Btg2 và Cdkn1a có liên quan hay không.

Chúng tôi cũng nhận thấy biểu hiện mRNA Spp1 ở thận bị ảnh hưởng đáng kể bởi cả FAN và chế độ ăn, với biểu hiện cao hơn ở những con chuột được cho ăn WD so với những con chuột được cho ăn chow, nhưng không phải AD. Spp1 (osteopontin) là một glycoprotein thường được tiết qua nước tiểu và được biểu hiện nhiều ở thận, đặc biệt là ở nephron vỏ não xa. Spp1 đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự hình thành và lắng đọng tinh thể canxi trong ống thận [46–49], một quá trình phụ thuộc vào chế độ ăn uống, estrogen và FGF23 [7,50,51]. Nó thường được điều chỉnh sau chấn thương thận [52]; tuy nhiên, vai trò của Spp1 trong tổn thương thận do thiếu máu cục bộ là không rõ ràng và cần có các nghiên cứu sâu hơn để làm sáng tỏ ý nghĩa sinh lý của việc tăng biểu hiện của nó với tình trạng mỡ và bệnh tật.

Chúng tôi cũng đánh giá kết quả trong một mô hình tổn thương do thiếu máu cục bộ-tái tưới máu một bên. Chúng tôi không quan sát thấy những thay đổi về mô học hoặc biểu hiện mRNA của các gen liên quan đến độc tính trên thận được xác định trong nghiên cứu FAN trong mô hình uIRI của chúng tôi. Sự thiếu khác biệt trong biểu hiện Btg2 và Cdkn1a ở thận trong nghiên cứu uIRI có thể giải thích tại sao phì đại thận không được quan sát thấy ở những con chuột được cho ăn AD trong nghiên cứu FAN. Tuy nhiên, có những tác động của chế độ ăn uống đối với sự biểu hiện của các dấu hiệu miễn dịch trong thận và lá lách. Biểu hiện trên thận của dấu hiệu tế bào B CD19 tăng hơn gấp đôi ở những con chuột được cho ăn WD và AD so với những con chuột được ăn chow. Ý nghĩa của phát hiện này là không rõ ràng, vì vai trò của tế bào B trong mô hình chuột bị thiếu máu cục bộ AKI rất phức tạp và kết quả phụ thuộc vào một số yếu tố (loại phụ, lớp kháng thể, v.v.) [53–56]. Chế độ ăn uống cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự biểu hiện mRNA của các dấu hiệu miễn dịch trong lá lách (Ccr2, Cd19 và Ly6g), nơi những con chuột được cho ăn WD và AD có biểu hiện thấp hơn so với những con chuột được chow ăn. Như đã đề cập ở trên, điều này có thể được hiểu là sự gia tăng triển khai bạch cầu từ lá lách và làm trầm trọng thêm phản ứng miễn dịch toàn thân ở những con chuột được cho ăn WD và AD. Tuy nhiên, IL6 tuần hoàn bị ức chế ở chuột được cho ăn WD và AD sẽ cho thấy tác dụng ức chế miễn dịch của các chế độ ăn này trong mô hình uIRI. Các cơ chế phân tử khác nhau của tổn thương tế bào trong các mô hình bệnh thận đã được mô tả [57–59], và nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng chế độ ăn uống có thể thay đổi các cơ chế này. Các nghiên cứu bổ sung là cần thiết để xác minh suy đoán này và xác định cách chế độ ăn uống điều chỉnh đáng kể phản ứng viêm và các con đường chết tế bào liên quan đến chấn thương thận

Có những hạn chế cần xem xét khi so sánh dữ liệu của chúng tôi với những dữ liệu khác trong tài liệu, đặc biệt là trong các nghiên cứu về uIRI. Chúng tôi đã chọn một mô hình đơn phương để giảm các biến chứng mà chúng tôi gặp phải trong khi cô lập hệ mạch thận khỏi mô mỡ quá mức ở chuột được cho ăn WD và AD. Do đó, các phép đo huyết thanh về chức năng thận không được định lượng trong các nghiên cứu uIRI do sự hiện diện của một thận bên khỏe mạnh, không thiếu máu cục bộ. Chúng tôi cũng sử dụng thuốc gây mê isoflurane vì những con chuột béo phì không chịu được hỗn hợp gây mê ketamine / xylazine thường được sử dụng trong mô hình này [60]. Isoflurane đã được chứng minh là làm giảm chấn thương thận trong IRI [61] và yêu cầu chúng tôi tăng thời gian thiếu máu cục bộ từ 30 đến 45 phút để đạt được các tổn thương quan sát được. Những kinh nghiệm này gây ra lo ngại về kết quả của các nghiên cứu uIRI của chúng tôi và là cơ sở lý luận để chúng tôi tập trung vào mô hình FAN. Cũng cần nhấn mạnh rằng những thay đổi trong biểu hiện gen không tương đương với những thay đổi trong quá trình sản xuất protein và cần có các nghiên cứu bổ sung để xác nhận những thay đổi về sự phong phú của protein và những thay đổi sau đó về sức khỏe và chức năng của tế bào.

Cistanche có thể điều trị chấn thương thận

5. Kết Luận

Kết luận, chúng tôi trình bày dữ liệu hỗ trợ tầm quan trọng của chế độ ăn uống đối với khả năng dễ bị chấn thương thận. Các kết quả tìm kiếm của chúng tôi cho thấy rằng một chế độ ăn uống được tạo ra để làm mô hình phần trăm lượng chất dinh dưỡng thứ 50 ở người Mỹ là đủ để làm trầm trọng thêm tình trạng tổn thương thận ở loài gặm nhấm ở một mức độ tương tự như được quan sát trong một loại WD có bán trên thị trường. Dữ liệu của chúng tôi cũng cho thấy mối liên hệ cơ học giữa dinh dưỡng, tình trạng viêm nhiễm và điều hòa chu kỳ tế bào trong bệnh lý học miễn dịch của chấn thương thận làm thay đổi đáng kể kết quả của bệnh. Tổng hợp lại, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy nhu cầu tăng cường đánh giá cao và cân nhắc về dinh dưỡng trong các nghiên cứu cơ học tiền lâm sàng trên động vật.

Sự đóng góp của tác giả:

Khái niệm hóa, JCG; phương pháp luận, JCG, JFH, JEB, RL; phân tích chính thức, JCG; điều tra, JEB, DLQ, KJW, BB, HTH, RL, JFH; tài nguyên, JCG, JFH; quản lý dữ liệu, JCG, JFH; viết — chuẩn bị bản thảo ban đầu, JCG, JFH; viết— xem xét và chỉnh sửa, JEB, DLQ, KJW, BB, HTH, RL, JFH; giám sát, JCG, JFH; quản trị dự án, JCG, JFH; mua lại tài trợ, JCG Tất cả các tác giả đã đọc và đồng ý với phiên bản xuất bản của bản thảo.

Kinh phí:

Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi các khoản tài trợ nội bộ từ Đại học Liberty và Cao đẳng Y học Xương khớp Đại học Liberty, một khoản tài trợ từ Hiệp hội nắn xương Hoa Kỳ (khoản trợ cấp số 19133749) và một khoản tài trợ từ Viện Y tế Quốc gia (1R01DK 113632-01 A1) .

Tuyên bố của Hội đồng Rà soát Thể chế:

Nghiên cứu được thực hiện theo Hướng dẫn chăm sóc và sử dụng động vật trong phòng thí nghiệm [8] và được sự chấp thuận của Ủy ban chăm sóc và sử dụng động vật của Đại học Liberty (# 49.190710, ngày 11 tháng 7 năm 2019).

Sự nhìn nhận:

Chúng tôi muốn ghi nhận Jessica Flowers, tại Teklad Diets (Envigo) vì sự hỗ trợ của cô ấy trong việc tạo ra AD và Cơ sở cốt lõi về mô học của Đại học Virginia cho các dịch vụ mô học của họ.

Xung đột lợi ích:

Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.

Từ: 'Chế độ ăn uống ảnh hưởng đáng kể đến bệnh lý miễn dịch và mức độ nghiêm trọng của chấn thương thận' bởiJohn E. Brus, et al

---Chất dinh dưỡng 2021, 13, 1521