Влияние качественного состава высокожировой диеты на уровень цитокинов и устойчивость миокарда к ишемии-реперфузии у крыс с синдромом системного воспалительного ответа

Избыточная масса тела и ожирение являются одним из основных факторов сердечно-сосудистого риска, однако данные проспективных исследований зависимости рациона питания с высоким содержанием жиров и увеличения массы тела противоречивы. Разные типы жиров имеют разный метаболический эффект, и это обстоятельство обусловливает разницу в степени риска, связанного с увеличением массы тела. Необходимо экспериментальное изучение влияния качественного состава жиров в ежедневном рационе на иммунологический статус и устойчивость миокарда к ишемическому-реперфузионному повреждению при биомедицинском моделировании.

Цель работы — изучение влияния качественного состава высокожировой диеты, применявшейся для индукции первичного висцерального ожирения (ПВО) у крыс с синдромом системной воспалительной реакции (ССВР), на устойчивость миокарда к ишемическому-реперфузионному повреждению и уровни про- и противовоспалительных цитокинов.

Эксперименты были выполнены на взрослых крысах-самцах стока Вистар с ПВО, вызванным 28-дневным введением в рацион одного из четырех видов жиров: гидрогенизированных жиров (ГЖ), растительного масла (РМ), животного жира (ЖЖ) или молочного жира (МЖ). Модель ССВР включала сочетание химически индуцированного колита (ХИК) и внутрижелудочное введение смеси антимикробных препаратов (АМП) широкого спектра действия в течение трех дней. Через 5 дней проводили иммунологические и биохимические исследования, изучали состав кишечной микробиоты в фекалиях, морфологические изменения структуры толстой кишки, гемодинамические параметры и устойчивость миокарда к ишемическому реперфузионному повреждению на модели перфузии изолированного сердца по Лангендорфу.

У животных с ССВР произошло значимое увеличение концентрации провоспалительных цитокинов — фактора некроза опухолей-а, интерлейкинов (IL-1α, IL-2, IL-8), а также уменьшение противовоспалительного цитокина трансформирующего фактора роста-1β. ССВР сопровождалась выраженными нарушениями пищевого поведения и эвакуаторной функции желудочно-кишечного тракта. Минимальные изменения состава кишечной микробиоты, а также максимально выраженные признаки регенерации кишечного эпителия отмечены у крыс в группе с введением МЖ. Была отмечена тенденция к увеличению размера инфаркта во всех группах по сравнению с контролем, прямо коррелируя с увеличением продукции BDNF и IL-2, однако значимое увеличение размера инфаркта было обнаружено только в группе, получавшей молочный жир, что указывает на снижение устойчивости миокарда к ишемическому-реперфузионному повреждению (ИРП).

Таким образом, наличие ССВР на фоне ПВО характеризуется контролируемым изменением маркеров воспаления и зависит от качества жиров в рационе. Степень ухудшения морфофункциональных характеристик изолированного сердца, в том числе снижение устойчивости к ИРП, коррелирует с концентрацией BDNF и IL-2 при изученном сроке наблюдения.

1. Борщев Ю.Ю., Буровенко И.Ю., Карасева А.Б., Минасян С.М., Борщев В.Ю., Семенова Н.Ю., Борщева О.В., Половинкин В.В., Родионов Г.Г., Суворов А.Н., Галагудза М.М. Моделирование синдрома системной воспалительной реакции химической индукцией травмы толстого кишечника у крыс // Медицинская иммунология, 2020. T. 22, № 1. С. 87-98. doi: 10.15789/1563-0625-MOS-1839.

2. Борщев Ю.Ю., Ермоленко Е.И. Метаболический синдром и микроэкология кишечника // Трансляционная медицина, 2014. № 1. С. 19-28.

3. Королев Д.В., Александров И.В., Галагудза М.М., Сыренский А.В., Сонин Д.Л., Егорова Е.И. Автоматизация получения и обработки данных физиологического эксперимента // Регионарное кровообращение и микроциркуляция, 2008. Т. 7, № 2 (26). С. 79-84.

4. Минасян С.М., Бадриханова Л.Р., Галагудза М.М., Курапеев Д.И. Сравнительное исследование защитного эффекта гипотермии, ишемического прекондиционирования и модифицированных кардиоплегических растворов при ишемии-реперфузии изолированного сердца крысы // Регионарное кровообращение и микроциркуляция, 2008. Т. 7, № 2 (26). С. 72-78.

5. Москалев А.В., Рудой А.С., Апчел А.В., Зуева В.О., Казымова О.Э. Особенности биологии трансформирующего ростового фактора в и иммунопатология // Вестник российской военно-медицинской академии, 2016. № 2 (54). С. 206-216.

6. Серебряная Н.Б., Липатова Л.В., Сивакова Н.А., Василенко А.В. Рекомбинантный интерлейкин IL-2 человека как агент антиэпилептической терапии // Российский иммунологический журнал, 2014. Т. 8, № 3. С. 723-726.

7. Симбирцев А.С. Интерлейкин-2 и рецепторный комплекс интерлейкина-2 в регуляции иммунитета // Иммунология, 1998. № 3. С. 3-8.

8. Симбирцев А.С. Интерлейкин-8 и другие хемокины // Иммунология, 1999. № 4. С. 9-14.

9. Уголев А.М. Мембранное пищеварение. Полисубстратные процессы, организация и регуляция. Л.: Наука, 1972. 356 с.

10. Фомичева Е.Е., Шанин С.Н., Филатенкова Т.А., Серебряная Н.Б. IL-2 как регулятор уровней стресс-гормонов и нейротропного фактора BDNF при экспериментальной черепно-мозговой травме // Медицинская иммунология, 2020. Т. 22, № 4. С. 647-656. doi: 10.15789/1563-0625-IAR-1973.

11. Abbas A.K., Trotta E., Simeonov D., Marson A., Bluestone J.A. Revisiting IL-2: Biology and therapeutic prospects. Sci. Immunol., 2018, Vol. 3, Iss. 25, pii: eaat1482. doi: 10.1126/sciimmunol.aat1482.41.

12. Alhazmi A., Stojanovski E., McEvoy M., Garg M.L. Macronutrient intakes and development of type 2 diabetes: a systematic review and meta-analysis of cohort studies. J. Am. Coll. Nutr., 2012, no. 31, pp. 243-258.

13. Braun E.S., Crawford F.W., Desai M.M., Meek J., Kirley P.D., Miller L., Anderson E.J., Oni O., Ryan P., Lynfield R., Bargsten M., Bennett N.M., Lung K.L., Thomas A., Mermel E., Lindegren M.L., Schaffner W., Price A., Chaves S.S. Obesity not associated with severity among hospitalized adults with seasonal influenza virus infection. Infection, 2015, Vol. 43, no. 5, pp. 569-575.

14. Carrero J.J., Park S.H., Axelsson J., Lindholm B., Stenvinkel P. Cytokines, atherogenesis, and hypercatabolism in chronic kidney disease: a dreadful triad. Semin Dial., 2009, Vol. 22, no. 4, pp. 381-386.

15. Chowdhury R., Warnakula S., Kunutsor S., Crowe F., Ward H.A., Johnson L., Franco O.H., Butterworth A.S., Forouhi N.G., Thompson S.G., Khaw K.T., Mozaffarian D., Danesh J., Di Angelantonio E. Association of dietary, circulating, and supplement fatty acids with coronary risk: a systematic review and meta-analysis. Ann. Intern. Med., 2014, no. 160, pp. 398-406.

16. Degirolamo C., Shelness G.S., Rudel L.L. LDL cholesteryl oleate as a predictor for atherosclerosis: evidence from human and animal studies on dietary fat. J. Lipid Res., 2009, 50 Suppl. (Suppl.), pp. 434-439.

17. Jakobsen M.U., Dethlefsen C., Joensen A.M., Stegger J., Tj0nneland A., Schmidt E.B., Overvad K. Intake of carbohydrates compared with intake of saturated fatty acids and risk of myocardial infarction: importance of the glycemic index. Am. J. Clin. Nutr., 2010, Vol. 91, no. 6, pp. 1764-1768.

18. Dietary Guidelines Advisory Committee; Scientific Report of the 2015 Dietary Guidelines Advisory Committee, 2015. Available at: http://www.health.gov/dietaryguidelines/2015-scientific-report/.

19. Dinarello CA. Proinflammatory cytokines. Chest, 2000, Vol. 118, no. 2, pp. 503-508.

20. Dinarello C.A., Cannon J.G., Mier J.W., Bernheim H.A., LoPreste G., Lynn D.L., Love R.N., Webb A.C., Auron P.E., Reuben R.C. Multiple biological activities of human recombinant interleukin 1. J. Clin. Invest., 1986, Vol. 77, no. 6, pp. 1734-1739.

21. Fahey T.J. 3rd, Sherry B., Tracey K.J., van Deventer S., Jones W.G. 2nd, Minei J.P., Morgello S., Shires G.T., Cerami A. Cytokine production in a model of wound healing: the appearance of MIP-1, MIP-2, cachectin/TNF and IL-1. Cytokine, 1990, Vol. 2, no. 2, pp. 92-99.

22. Frieden T.R., Berwick D.M. The “Million Hearts” initiative - preventing heart attacks and strokes. N. Engl. J. Med., 2011, Vol. 365, no. 13, e27. doi: 10.1097/01.NPR.0000476372.04620.7a.

23. Geleijnse J.M., de Goede J., Brouwer I.A. Alpha-linolenic acid: is it essential to cardiovascular health? Curr. Atheroscler. Rep., 2010, no. 12, pp. 359-367.

24. Himmerich H., Fischer J., Bauer K., Kirkby K.C., Sack U., Krugel U. Stress-induced cytokine changes in rats. Eur. Cytokine Netw., 2013, Vol. 24, no. 2, pp. 97-103.

25. Huttunen R., Karppelin M., Syrjanen J. Obesity and nosocomial infections. J. Hosp. Infect., 2013, Vol. 85, no. 1, pp. 8-16.

26. Jakobsen M.U., O'Reilly E.J., Heitmann B.L., Pereira M.A., Balter K., Fraser G.E., Goldbourt U., Hallmans G., Knekt P., Liu S., Pietinen P., Spiegelman D., Stevens J., Virtamo J., Willett W.C., Ascherio A. Major types of dietary fat and risk of coronary heart disease: a pooled analysis of 11 cohort studies. Am. J. Clin. Nutr., 2009, no. 89, pp. 1425-1432.

27. James W.P.T., Jackson-Leach R., Mhurchu C.N., Kalamara E., Shayeghi M., Rigby N.J., Nishida C., Rodgers A. Overweight and obesity (high body mass index). In: Ezzati M et al., eds. Comparative quantification of health risks: global and regional burden of disease attribution to selected major risk factors, Vol. 1. Geneva, World Health Organization, 2004, pp. 497-596.

28. Kaspersen K.A., Pedersen O.B., Petersen M.S., Hjalgrim H., Rostgaard K., M0ller B.K., Juul-S0rensen C., Kotze S., Dinh K.M., Erikstrup L.T., S0rensen E., Th0rner L.W., Burgdorf K.S., Ullum H., Erikstrup C. Obesity and risk of infection: results from the Danish Blood Donor Study. Epidemiology, 2015, Vol. 26, no. 4, pp. 580-589.

29. Kumar M., Dhaka P., Vijay D., Vergis J., Mohan V., Kumar A., Kurkure N.V., Barbuddhe S.B., Malik S.V., Rawool D.B. Antimicrobial effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus acidophilus against multidrugresistant enteroaggregative Escherichia coli. Int. J. Antimicrob. Agents, 2016, Vol. 48, no. 3, pp. 265-270.

30. Marmot M., Wilkinson R., eds. Social Determinants of Health. 2nd edition ed. Oxford University Press, 2005. Available at: https://oxford.universitypressscholarship.com/view/10.1093/acprof:oso/9780198565895.001.0001/acprof-9780198565895.

31. Mozaffarian D., Micha R., Wallace S. Effects on coronary heart disease of increasing polyunsaturated fat in place of saturated fat: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. PLoS Med., 2010, no. 7, e1000252. doi: 10.1371/journal.pmed.1000252.

32. Mozaffarian D. Diverging global trends in heart disease and type 2 diabetes: the role of carbohydrates and saturated fats. Lancet Diabetes Endocrinol., 2015, Vol. 3, no. 8, pp. 586-588.

33. Pan A., Chen M., Chowdhury R., Wu J.H., Sun Q., Campos H., Mozaffarian D., Hu F.B. alpha-Linolenic acid and risk of cardiovascular disease: a systematic review and meta-analysis. Am. J. Clin. Nutr., 2012, no. 96, pp. 1262-1273.

34. Peveri P., Walz A., Dewald B., Baggiolini M. A novel neutrophil-activating factor produced by human mononuclear phagocytes. J. Exp. Med., 1988, Vol. 167, pp. 1547-1259.

35. Prentice A.M., Jebb S.A. Energy intake/physical activity interactions in the homeostasis of body weight regulation. Nutr. Rev., 2004, Vol. 62, pp. S98-S104.

36. Sato Y., Ohshima T. The expression of mRNA of proinflammatory cytokines during skin wound healing in mice: a preliminary study for forensic wound age estimation (II). Int. J. Legal. Med., 2000, Vol. 113, pp. 140-145.

37. Schroeder J., Mrowietz U., Morita E., Christophers E. Purification and biochemical characterization of a human monocyte derived neutrophil activating peptide that lacks interleukin-1 activity. J. Immunol., 1987, Vol. 139, pp. 3474-3483.

38. Schwingshackl L., Hoffmann G. Monounsaturated fatty acids, olive oil and health status: a systematic review and metaanalysis of cohort studies. Lipids Health Dis., 2014, Vol. 13, 154.

39. Seidell J.C. Dietary fat and obesity: an epidemiologic perspective. Am. J. Clin. Nutr., 1998, Vol. 67 (Suppl. 3), pp. 546S-550S.

40. Storlien L.H., Huang X.F., Lin S., Xin X., Wang H.Q., Else P.L. Dietary fat subtypes and obesity. World Rev. Nutr. Diet., 2001, Vol. 88, pp. 148-154.

41. Tordjman J., Guerre-Millo M., Clement K. Adipose tissue inflammation and liver pathology in human obesity. Diabetes Metab., 2008, Vol. 34, no. 6 (Pt 2), pp. 658-663.

42. Ulich T.R., Yin S., Guo K., Yi E.S., Remick D., del Castillo J. Intratracheal injection of endotoxin and cytokines. II. Interleukin-6 and transforming growth factor beta inhibit acute inflammation. Am. J. Pathol., 1991, Vol. 138, no. 5, pp. 1097-1101.

43. US Food and Drug Administration, FDA Cuts Trans Fat in Processed Foods, 2015. Available at: http://www.fda.gov/ForConsumers/ConsumerUpdates/ucm372915.htm.

44. Utzolino S., Ditzel C.M., Baier P.K., Hopt U.T., Kaffarnik M.F. The obesity paradox in surgical intensive care patients with peritonitis. J. Crit. Care, 2014, Vol. 29, no. 5, pp. 887.e1-5.

45. Visscher T.L., Seidell J.C. The public health impact of obesity. Annu. Rev. Public Health, 2001, Vol. 22, pp. 355-375.

46. Werner S., Grose R. Regulation of wound healing by growth factors and cytokines. Physiol. Rev., 2003, Vol. 83, pp. 835-870.

47. Wu J.H., Micha R., Imamura F., Pan A., Biggs M.L., Ajaz O., Djousse L., Hu F.B., Mozaffarian D. Omega-3 fatty acids and incident type 2 diabetes: a systematic review and meta-analysis. Br. J. Nutr., 2012, Vol. 107, Suppl. 2, pp. S214-S227.