ЗНАЧЕНИЕ СООТНОШЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЛЕПТИНА И ГРЕЛИНА КАК БИОМАРКЕРА ПРИ ИНДУЦИРОВАННОЙ ДИЕТОЙ ГИПЕРЛИПИДЕМИИ У САМОК МЫШЕЙ C57Black/6J

Висцеральное ожирение, дислипидемия и инсулинорезистентность рассматриваются как основные причины обменных нарушений при метаболическом синдроме. Лептин и грелин являются важнейшими факторами, участвующими в регуляции метаболических процессов. Целью настоящего исследования была оценка значимости соотношения концентраций лептина и грелина (L/Gh), а также цитокинового профиля в качестве биомаркеров метаболических и иммунных нарушений на in vivo модели индуцированной диетой дислипидемии у мышей.

Исследования проводили на 48 мышах-самках линии C57Black/6, которые были разделены на 6 групп по 8 животных. Группа 1 (контроль) получала рацион AIN93; 2 – избыток жиров (30% сухой массы); 3 – добавку 20% фруктозы с водой к основному рациону; 4 – избыток жиров и фруктозы; 5 – избыток холестерина (0,5% сухой массы); 6 – избыток холестерина и фруктозы. Продолжительность эксперимента составила 63 суток. У всех животных определяли относительную массу внутренних органов. Уровни цитокинов, лептина и грелина в плазме определяли на анализаторе Luminex 200 с использованием наборов Bio-Plex.

Не было выявлено значимых различий концентраций лептина и грелина в плазме животных между контролем и большинством опытных групп, за исключением 6-й группы (комбинированный рацион с избытком фруктозы и холестерина), в которой уровень лептина был достоверно снижен по сравнению с контролем (группа 6: 2,12 пг/мл, min 1,57 – max 3,83 vs группа 1: 3,92 пг/мл, min 2,45 – max 27,88; p < 0,05). Изменения содержания грелина в плазме, в зависимости от рационов, имели в целом обратную тенденцию по сравнению с лептином. Величина L/Gh при избытке жировой (группа 2) и холестериновой (группа 5) составляющей имела статистически недостоверные тенденции к возрастанию. Добавление фруктозы к рациону с избытком жира или холестерина достоверно (p < 0,05) снижало L/Gh. У животных 6-й группы (фруктоза + холестерин) при минимальном L/Gh выявлена наименьшая общая масса жировых отложений. Связь между L/Gh и массой жира была подтверждена наличием линейной регрессионной зависимости между рассматриваемыми показателями. Также были обнаружены корреляционные связи между значениями L/Gh и показателями массы тела животных (r = 0,424; α = 0,004), относительной массы жировой ткани (r = 0,663; α = 0,000), печени (r = -0,315; α = 0,035) и селезенки (r = -0,585; α = 0,000), статистически значимые корреляции между L/Gh, массой органов и тканей и концентрациями IL-12(p40), IL-2, IL-9, IL- 13, G-CSF и RANTES. Наряду с этим, установлены достоверные различия между контрольной и опытными группами по концентрациям в плазме G-CSF, IL-12(p40), IL-2, IL-3 и IL-9. Концентрация IL-12(p40) в плазме группы 2 была самой низкой по сравнению с контролем, а в 6-й группе на фоне самых низких показателей L/Gh и общего количества жира уровень IL-12(p40) был самым высоким.

Таким образом, была выявлена достоверная зависимость между L/Gh с изменениями массы органов и тканей, а также с уровнями цитокинов, участвующих в регуляции воспаления. Наиболее значимая взаимосвязь обнаружена между относительной массой жировых отложений, соотношением L/Gh и концентрацией IL-12(p40). При этом отмечается не только корреляционная зависимость, но и достоверные изменения L/Gh и содержания IL-12(p40) между опытными группами на in vivo модели алиментарной дислипидемии у мышей.

1. Апрятин С.А., Мжельская К.В., Трусов Н.В., Балакина А.С., Кулакова С.Н., Сото Х.С., Макаренко М.А., Ригер Н.А., Тутельян В.А. Сравнительная характеристика in vivo моделей гиперлипидемии у крыс линии Вистар и мышей линии C57Bl/6 // Вопросы питания, 2016. Т. 85, № 6. С. 14-23.

2. Aroor A.R., McKarns S., Demarco V.G., Jia G., Sowers J.R. Maladaptive immune and inflammatory pathways lead to cardiovascular insulin resistance. Metabolism, 2013, Vol. 62, no. 11, pp. 1543-1552.

3. Baumann H., Morella K.K., White D.W., Dembski M., Bailon P.S., Kim H., Lai C.F., Tartaglia L.A. The fulllength leptin receptor has signaling capabilities of interleukin 6-type cytokine receptors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1996, Vol. 93, no. 16, pp. 8374-8378.

4. Choi K.M., Ryu O.H., Lee K.W., Kim H.Y., Seo J.A., Kim S.G., Choi D.S., Baik S.H. Serum adiponectin, interleukin-10 levels and inflammatory markers in the metabolic syndrome. Diabetes Research and Clinical Practice, 2007, Vol. 75, no. 2, pp. 235-240.

5. Cicero A.F., Magni P., More M., Ruscica M., Borghi C., Strollo F. Brisighella heart study staff. Metabolic syndrome, adipokines and hormonal factors in pharmacologically untreated adult elderly subjects from the Brisighella Heart Study historical cohort. Obesity Facts, 2012, Vol. 5, no. 3, pp. 319-326.

6. Claycombe K., King L.E., Fraker P.J. A role for leptin in sustaining lymphopoiesis and myelopoiesis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2008, Vol. 105, no. 6, pp. 2017-2021.

7. Cong W.N., Golden E., Pantaleo N., White C.M., Maudsley S., Martin B. Ghrelin receptor signaling: a promising therapeutic target for metabolic syndrome and cognitive dysfunction. CNS and Neurological Disorders Drug Targets, 2010, Vol. 9, no. 5, pp. 557-563.

8. Cui H., López M., Rahmouni K. The cellular and molecular bases of leptin and ghrelin resistance in obesity. Nat. Rev. Endocrinol., 2017, Vol. 13, no. 6, pp. 338-351.

9. Deng Y., Scherer P.E. Adipokines as novel biomarkers and regulators of the metabolic syndrome. Annals of the New York Academy of Sciences, 2011, Vol. 1226, no. 1, pp. 50-69.

10. Dong M., Ren J. What fans the fire: insights into mechanisms of leptin in metabolic syndrome-associated heart diseases. Current Pharmaceutical Design, 2014, Vol. 20, no. 4, pp. 652-658.

11. Falahi E., Khalkhali Rad A.H., Roosta S. What is the best biomarker for metabolic syndrome diagnosis? Diabetes Metab. Syndr., 2015, Vol. 9, no. 4, pp. 366-372.

12. Fantuzzi G., Faggioni R. Leptin in the regulation of immunity, inflammation, and hematopoiesis. J. Leukoc. Biol., 2000, Vol. 68, no. 4, pp. 437-446.

13. Finucane F.M., Luan J., Wareham N.J., Sharp S.J., O’Rahilly S., Balkau B., Flyvbjerg A., Walker M., Højlund K., Nolan J., Savage DB. Correlation of the leptin:adiponectin ratio with measures of insulin resistance in non-diabetic individuals. Diabetologia, 2009, Vol. 52, no. 11, pp. 2345-2349.

14. Guide for the care and use of laboratory animals. Committee for the Update of the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals; Institute for Laboratory Animal Research (ILAR); Division on Earth and Life Studies (DELS); National Research Council of the national academies. 8th Ed. Washington: The National Academies Press, 2011, 248 p.

15. Howard J.K., Lord G.M., Matarese G., Vendetti S., Ghatei M.A., Ritter M.A., Lechler R.I., Bloom S.R. Leptin protects mice from starvation-induced lymphoid atrophy and increases thymic cellularity in ob/ob mice. J. Clin. Invest., 1999, Vol. 104, no. 8, pp. 1051-1059.

16. Kashani A., Salehi B., Anghesom D., Kawayeh A.M., Rouse G.A., Runyon B.A. Spleen size in cirrhosis of different etiologies. J. Ultrasound. Med., 2015, Vol. 34, no. 2, pp. 233-238.

17. Katare R., Rawal S., Munasinghe P.E., Tsuchimochi H., Inagaki T., Fujii Y., Dixit P., Umetani K., Kangawa K., Shirai M., Schwenke D.O. Ghrelin promotes functional angiogenesis in a mouse model of critical limb ischemia through activation of proangiogenic microRNAs. Endocrinology, 2016, Vol. 157, no. 2, pp. 432-445.

18. Kelly A.S., Jacobs D.R. Jr., Sinaiko A.R., Moran A., Steffen L.M., Steinberger J. Relation of circulating oxidized LDL to obesity and insulin resistance in children. Pediatric. Diabetes, 2010, Vol. 11, no. 8, pp. 552-555.

19. Khazaei M., Tahergorabi Z. Systemic ghrelin administration alters serum biomarkers of angiogenesis in diet-induced obese mice. Int. J. Pept., 2013, ID 249565, 5 p.

20. Kohno D., Nakata M., Maekawa F., Fujiwara K., Maejima Y., Kuramochi M., Shimazaki T., Okano H., Onaka T., Yada T. Leptin suppresses ghrelin-induced activation of neuropeptide Y neurons in the arcuate nucleus via phosphatidylinositol 3-kinase- and phosphodiesterase 3-mediated pathway. Endocrinology, 2007, Vol. 148, no. 5, pp. 2251-2263.

21. Kotani K., Sakane N. Leptin:adiponectin ratio and metabolic syndrome in the general Japanese population. Korean J. Lab. Med., 2011, Vol. 31, no. 3, pp. 162-166.

22. Kraja A.T., Province M.A., Arnett D., Wagenknecht L., Tang W., Hopkins P.N. Do inflammation and procoagulation biomarkers contribute to the metabolic syndrome cluster? Nutrition and metabolism, 2007, Vol. 4, no. 1, pp. 28-40.

23. Lam Q.L., Lu L. Role of leptin in immunity. Cell. Mol. Immunol., 2007, Vol. 4, no. 1, pp. 1-13.

24. Lee B.C., Lee J. Cellular and molecular players in adipose tissue inflammation in the development of obesityinduced insulin resistance. Biochim. Biophys. Acta, 2014, Vol. 1842, no. 3, pp. 446-462.

25. Li L., Duan M., Chen W., Jiang A., Li X., Yang J., Li Z. The spleen in liver cirrhosis: revisiting an old enemy with novel targets. J. Transl. Med., 2017, Vol. 15, no. 1, pp. 111-120.

26. López-Jaramillo P., Gómez-Arbeláez D., López-López J., López-López C., Martínez-Ortega J., GómezRodríguez A., Triana-Cubillos S. The role of leptin/adiponectin ratio in metabolic syndrome and diabetes. Horm. Mol. Biol. Clin. Invest., 2014, Vol. 18, no. 1, pp. 37-45.

27. Martinelli N., Micaglio R., Consoli L., Guarini P., Grison E., Pizzolo F., Friso S., Trabetti E., Pignatti P.F., Corrocher R., Olivieri O., Girelli D. Low levels of serum paraoxonase activities are characteristic of metabolic syndrome and may influence the metabolic-syndrome-related risk of coronary artery disease. Exp. Diabetes Res., 2012, Vol. 2012, ID 231502, 9 p.

28. Musialik K. The influence of chosen adipocytokines on blood pressure values in patients with metabolic syndrome. Kardiol Pol., 2012, Vol. 70, no. 12, pp. 1237-1242.

29. Myers M.G. Jr. Leptin receptor signaling and the regulation of mammalian physiology. Recent Prog. Horm. Res., 2004, Vol. 59, pp. 287-304.

30. Ouchi N., Parker J.L., Lugus J.J., Walsh K. Adipokines in inflammation and metabolic disease. Nat. Rev. Immunol., 2011, Vol. 11, no. 2, pp. 85-97.

31. Perello M., Scott M.M., Sakata I., Lee C.E., Chuang J.C., Osborne-Lawrence S., Rovinsky S.A., Elmquist J.K., Zigman J.M. Functional implications of limited leptin receptor and ghrelin receptor coexpression in the brain. J. Comp. Neurol., 2012, Vol. 520, pp. 281-294.

32. Pérez-Pérez A., Vilariño-García T., Fernández-Riejos P., Martín-González J., Segura-Egea J.J., SánchezMargalet V. Role of leptin as a link between metabolism and the immune system. Cytokine Growth Factor Rev., 2017, Vol. 35, pp. 71-84.

33. Perna V., Perez-Perez A., Fernandez-Riejos P., Polo-Padillo J., Batista N., Dominguez-Castellano A., Sanchez-Margalet V. Effective treatment of pulmonary tuberculosis restores plasma leptin levels. Eur. Cytokine Netw., 2013, Vol. 24, no. 4, pp. 157-161.

34. Reeves P.C. AIN-93 purified diets for the study of trace elements metabolism in rodents. Trace elements in laboratory rodents. Ed. Watson R.R., CRC Press. Ink., 1997, pp. 3-34.

35. Ryo M., Nakamura T., Kihara S., Kumada M., Shibazaki S., Takahashi M., Nagai M., Matsuzawa Y., Funahashi T. Adiponectin as a biomarker of the metabolic syndrome. Circ. J., 2004, Vol. 68, no. 11, pp. 975-981.

36. Silva H.A., Carraro J.C., Bressan J., Hermsdorff H.H. Relation between uric acid and metabolic syndrome in subjects with cardiometabolic risk. Einstein, 2015, Vol. 13, no. 2, pp. 202-208.

37. Srikanthan K., Feyh A., Visweshwar H., Sodhi K. Systematic review of metabolic syndrome biomarkers: a panel for early detection, management, and risk stratification in the West Virginian population. Int. J. Med. Sci., 2016, Vol. 13, no. 1, pp. 25-38.

38. Tartaglia L.A. The leptin receptor. J. Biol. Chem., 1997, Vol. 272, no. 10, pp. 6093-6096.

39. Trottier M.D., Naaz A., Li Y., Fraker P.J. Enhancement of hematopoiesis and lymphopoiesis in diet-induced obese mice. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2012, Vol. 109, no. 20, pp. 7622-7629.

40. Varela L., Vazquez M.J., Cordido F., Nogueiras R., Vidal-Puig A., Dieguez C., López M. Ghrelin and lipid metabolism: key partners in energy balance. J. Mol. Endocrinol., 2011, Vol. 46, no 2, pp. 43-63.

41. Williams R.L., Wood L.G., Collins C.E., Morgan P.J., Callister R. Energy homeostasis and appetite regulating hormones as predictors of weight loss in men and women. Appetite, 2016, Vol. 101, pp. 1-7.