Влияние интраназально вводимого инсулина на метаболические и гормональные показатели у взрослых самцов крыс, нарушенные вследствие трёхдневного голодания в раннем постнатальном периоде
Деркач К.В.1 , Бондарева В.М.1, Шпаков А.О.2
1. Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия 2. Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия; Медицинский факультет, Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Временное прекращение или ограничение грудного вскармливания способно во взрослом возрасте приводить к метаболическим расстройствам. Однако данные о влиянии голодания в раннем постнатальном периоде на функции эндокринной системы во взрослом возрасте единичны и противоречивы. Не разработаны подходы для коррекции метаболических и гормональных нарушений, вызываемых преждевременным прекращением грудного вскармливания. Цель работы состояла в изучении метаболических и гормональных показателей и изменений гормонального статуса гонадной и тиреоидной систем у 10-месячных самцов крыс с прерыванием грудного вскармливания в дни P19-P21, а также в оценке восстанавливающего эффекта на них четырёхнедельного лечения интраназальным инсулином (ИИ), вводимым в постнатальном периоде (P28-P55) или в зрелом возрасте (P183-P210). Прерывание лактации было вызвано обработкой кормящих самок с помощью бромокриптина (10 мг/сутки/крысу, P19-P21). У самцов крыс с временным прекращением грудного вскармливания развивались характерные признаки метаболического синдрома (ожирение, дислипидемия, нарушенная толерантность к глюкозе, гиперлептинемия), снижались уровни тестостерона и тиреоидных гормонов (fT4, tT3) и ослаблялся синтез тестостерона и тироксина, стимулированный соответственно гонадолиберином и тиролиберином. Это было обусловлено снижением чувствительности семенников к лютеинизирующему гормону (ЛГ) и щитовидной железы к тиреотропному гормону (ТТГ). Лечение ИИ в раннем онтогенезе снижало массу тела и жира, улучшало липидный профиль, чувствительность к инсулину, лептину, ЛГ и ТТГ, восстанавливало уровни тестостерона и тиреоидных гормонов и их стимуляцию рилизинг-факторами. Лечение ИИ в зрелом возрасте нормализовывало уровни тестостерона, тиреоидных гормонов, их стимуляцию рилизинг-факторами, но слабо влияло на метаболические и гормональные показатели. Полученные данные указывают на широкий спектр метаболических и гормональных нарушений у взрослых самцов крыс с “неонатальной” моделью метаболического синдрома и на эффективность различных стратегий их коррекции с помощью длительного лечения ИИ.
Деркач К.В., Бондарева В.М., Шпаков А.О. (2022) Влияние интраназально вводимого инсулина на метаболические и гормональные показатели у взрослых самцов крыс, нарушенные вследствие трёхдневного голодания в раннем постнатальном периоде. Биомедицинская химия, 68(4), 263-271.
Деркач К.В. и др. Влияние интраназально вводимого инсулина на метаболические и гормональные показатели у взрослых самцов крыс, нарушенные вследствие трёхдневного голодания в раннем постнатальном периоде // Биомедицинская химия. - 2022. - Т. 68. -N 4. - С. 263-271.
Деркач К.В. и др., "Влияние интраназально вводимого инсулина на метаболические и гормональные показатели у взрослых самцов крыс, нарушенные вследствие трёхдневного голодания в раннем постнатальном периоде." Биомедицинская химия 68.4 (2022): 263-271.
Деркач, К. В., Бондарева, В. М., Шпаков, А. О. (2022). Влияние интраназально вводимого инсулина на метаболические и гормональные показатели у взрослых самцов крыс, нарушенные вследствие трёхдневного голодания в раннем постнатальном периоде. Биомедицинская химия, 68(4), 263-271.
Список литературы
Smith C.J., Ryckman K.K. (2015) Epigenetic and developmental influences on the risk of obesity, diabetes, and metabolic syndrome. Diabetes Metab. Syndr. Obes., 8, 295-302. CrossRef Scholar google search
Picó C., Reis F., Egas C., Mathias P., Matafome P. (2021) Lactation as a programming window for metabolic syndrome. Eur. J. Clin. Invest., 51(5), e13482. CrossRef Scholar google search
Lisboa P.C., Miranda R.A., Souza L.L., Moura E.G. (2021) Can breastfeeding affect the rest of our life? Neuropharmacology, 200, 108821. CrossRef Scholar google search
Badillo-Suárez P.A., Rodríguez-Cruz M., Nieves-Morales X. (2017) Impact of metabolic hormones secreted in human breast milk on nutritional programming in childhood obesity. J. Mammary Gland Biol. Neoplasia., 22(3), 171-191. CrossRef Scholar google search
Grote V., Verduci E., Scaglioni S., Vecchi F., Contarini G., Giovannini M., Koletzko B., Agostoni C. (2016) European childhood obesity project. Breast milk composition and infant nutrient intakes during the first 12 months of life. Eur. J. Clin. Nutr., 70(2), 250-256. CrossRef Scholar google search
Leghi G.E., Netting M.J., Lai C.T., Narayanan A., Dymock M., Rea A., Wlodek M.E., Geddes D.T., Muhlhausler B.S. (2021) Reduction in maternal energy intake during lactation decreased maternal body weight and concentrations of leptin, insulin and adiponectin in human milk without affecting milk production, milk macronutrient composition or infant growth. Nutrients, 13(6), 1892. CrossRef Scholar google search
Lima Nda S., de Moura E.G., Passos M.C., Nogueira Neto F.J., Reis A.M., de Oliveira E., Lisboa P.C. (2011) Early weaning causes undernutrition for a short period and programmes some metabolic syndrome components and leptin resistance in adult rat offspring. Br. J. Nutr., 105(9), 1405-1413. CrossRef Scholar google search
Francisco F.A., Barella L.F., Silveira S.D.S., Saavedra L.P.J., Prates K.V., Alves V.S., Franco C.C.D.S., Miranda R.A., Ribeiro T.A., Tófolo L.P., Malta A., Vieira E., Palma-Rigo K., Pavanello A., Martins I.P., Moreira V.M., de Oliveira J.C., Mathias P.C.F., Gomes R.M. (2018) Methylglyoxal treatment in lactating mothers leads to type 2 diabetes phenotype in male rat offspring at adulthood. Eur. J. Nutr., 57(2), 477-486. CrossRef Scholar google search
Ding X., Zhao Y., Zhu C.Y., Wu L.P., Wang Y., Peng Z.Y., Deji C., Zhao F.Y., Shi B.Y. (2021) The association between subclinical hypothyroidism and metabolic syndrome: An update meta-analysis of observational studies. Endocr. J., 68(9), 1043-1056. CrossRef Scholar google search
Louters M., Pearlman M., Solsrud E., Pearlman A. (2021) Functional hypogonadism among patients with obesity, diabetes, and metabolic syndrome. Int. J. Impot. Res., 2021, DOI: 10.1038/s41443-021-00496-7. CrossRef Scholar google search
Smith J.T., Spencer S.J. (2012) Preweaning over- and underfeeding alters onset of puberty in the rat without affecting kisspeptin. Biol. Reprod., 86(5), 145, 1-8. CrossRef Scholar google search
Ayala-Moreno R., Racotta R., Anguiano B., Aceves C., Quevedo L. (2013) Perinatal undernutrition programmes thyroid function in the adult rat offspring. Br. J. Nutr., 110(12), 2207-2215. CrossRef Scholar google search
Pietrobon C.B., Bertasso I.M., Silva B.S., Peixoto-Silva N., Oliveira E., Moura E.G., Lisboa P.C. (2020) Body adiposity and endocrine profile of female Wistar rats of distinct ages that were early weaned. Horm. Metab. Res., 52(1), 58-66. CrossRef Scholar google search
Souza L.L., de Moura E.G., Lisboa P.C. (2020) Does early weaning shape future endocrine and metabolic disorders? Lessons from animal models. J. Dev. Orig. Health Dis., 11(5), 441-451. CrossRef Scholar google search
Shpakov A.O., Derkach K.V., Berstein L.M. (2015) Brain signaling systems in the Type 2 diabetes and metabolic syndrome: Promising target to treat and prevent these diseases. Future Sci. OA, 1(3), FSO25. CrossRef Scholar google search
Scherer T., Sakamoto K., Buettner C. (2021) Brain insulin signalling in metabolic homeostasis and disease. Nat. Rev. Endocrinol., 17(8), 468-483. CrossRef Scholar google search
Hu S.H., Jiang T., Yang S.S., Yang Y. (2013) Pioglitazone ameliorates intracerebral insulin resistance and tau-protein hyperphosphorylation in rats with type 2 diabetes. Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes, 121(4), 220-224. CrossRef Scholar google search
Derkach K., Zakharova I., Zorina I., Bakhtyukov A., Romanova I., Bayunova L., Shpakov A. (2019) The evidence of metabolic-improving effect of metformin in Ay/a mice with genetically-induced melanocortin obesity and the contribution of hypothalamic mechanisms to this effect. PLoS One, 14(3), e0213779. CrossRef Scholar google search
Derkach K.V., Bakhtyukov A.A., Romanova I.V., Zorina I.I., Bayunova L.V., Bondareva V.M., Morina I.Yu., Kumar Roy V., Shpakov A.O. (2020) The effect of metformin treatment on the basal and gonadotropin-stimulated steroidogenesis in male rats with type 2 diabetes mellitus. Andrologia, 52(11), e13816. CrossRef Scholar google search
Derkach K.V., Bogush I.V., Berstein L.M., Shpakov A.O. (2015) The influence of intranasal insulin on hypothalamicpituitary- thyroid axis in normal and diabetic rats. Horm. Metab. Res., 47(12), 916-924. CrossRef Scholar google search
Strazzullo P., Barbato A., Siani A., Cappuccio F.P., Versiero M., Schiattarella P., Russo O., Avallone S., della Valle E., Farinaro E. (2008) Diagnostic criteria for metabolic syndrome: A comparative analysis in an unselected sample of adult male population. Metabolism, 57(3), 355-361. CrossRef Scholar google search
Henderson G.C. (2021) Plasma free fatty acid concentration as a modifiable risk factor for metabolic disease. Nutrients, 13(8), 2590. CrossRef Scholar google search
Lima Nda S., Franco J.G., Peixoto-Silva N., Maia L.A., Kaezer A., Felzenszwalb I., de Oliveira E., de Moura E.G., Lisboa P.C. (2014) Ilex paraguariensis (yerba mate) improves endocrine and metabolic disorders in obese rats primed by early weaning. Eur. J. Nutr., 53(1), 73-82. CrossRef Scholar google search
Pietrobon C.B., Miranda R.A., Bertasso I.M., Mathias P.C.F., Bonfleur M.L., Balbo S.L., Reis M.A.B., Latorraca M.Q., Arantes V.C., de Oliveira E., Lisboa P.C., de Moura E.G. (2020) Early weaning induces short- and long-term effects on pancreatic islets in Wistar rats of both sexes. J. Physiol., 598(3), 489-502. CrossRef Scholar google search
Huang P.L. (2009) A comprehensive definition for metabolic syndrome. Dis. Model. Mech., 2(5-6), 231-237. CrossRef Scholar google search
Virgen-Carrillo C.A., de Los Ríos D.L.H., Torres K.R., Moreno A.G.M. (2021) Diagnostic criteria for metabolic syndrome in diet-induced rodent models: A systematic review. Curr. Diabetes Rev., 17(8), e140421192834. CrossRef Scholar google search
Derkach K.V., Ivantsov A.O., Chistyakova O.V., Sukhov I.B., Buzanakov D.M., Kulikova A.A., Shpakov A.O. (2017) Intranasal insulin restores metabolic parameters and insulin sensitivity in rats with metabolic syndrome. Bull. Exp. Biol. Med., 163(2), 184-189. CrossRef Scholar google search
Benedict C., Brede S., Schiöth H.B., Lehnert H., Schultes B., Born J., Hallschmid M. (2011) Intranasal insulin enhances postprandial thermogenesis and lowers postprandial serum insulin levels in healthy men. Diabetes, 60(1), 114-118. CrossRef Scholar google search
Ott V., Lehnert H., Staub J., Wönne K., Born J., Hallschmid M. (2015) Central nervous insulin administration does not potentiate the acute glucoregulatory impact of concurrent mild hyperinsulinemia. Diabetes, 64(3), 760-765. CrossRef Scholar google search
Derkach K.V., Bondareva V.M., Shpakov A.O. (2019) Regulatory effects of intranasal C-peptide and insulin on thyroid and androgenic status of male rats with moderate type 1 diabetes mellitus. J. Evol. Biochem. Physiol., 55(6), 493-496. CrossRef Scholar google search
