Influence of iron sulfate on adipose tissue endocrine dysfunction in Wistar rats

Full Text

В последние десятилетия в значительной степени изменился взгляд на функции жировой ткани (ЖТ). В связи с открытием секреторной функции адипоцитов механистический взгляд на развитие ожирения был пересмотрен. В настоящее время ожирение рассматривают как хроническое вялотекущее воспаление в ЖТ, сопровождающееся эндокринной дисфункцией адипоцитов [3]. Классический взгляд на этиологию ожирения также подвергся значительным изменениям. Так, были получены данные, указывающие на влияние значительного количества химических соединений на эндокринную функцию ЖТ [1]. К подобным так называемым эндокринным дизрапторам (от англ. disrupt - разрушать) относится значительное количество органических соединений [6]. В то же время роль неорганических веществ изучена в значительно меньшей степени. Учитывая широкое распространение в окружающей среде соединений железа, а также наличие данных, указывающих на связь между нарушением гомеостаза железа в организме и развитием ожирения, целью настоящего исследования стало изучение влияния поступления сульфата железа с питьевой водой на состояние эндокринной функции ЖТ и выраженность адипогенного эффекта высокожировой диеты у крыс линии Wistar в хроническом эксперименте. Исследование проведено на 24 крысах-самках линии Wistar в соответствии с «Правилами проведения работ и использования экспериментальных животных». На момент начала эксперимента отбирали животных в возрасте 2 мес с одинаковой массой тела. Проведение работы было одобрено Локальным этическим комитетом. Животных содержали в лаборатории в условиях искусственного освещения (12-часовой световой день) и кормления ad libitum. В течение недели до начала эксперимента животные находились на карантине в условиях лаборатории. В качестве стандартной диеты использовали комбикорм (ЗАО «Оренбургский комбикормовый завод»). В качестве диеты с высоким содержанием жира применяли стандартную диету с увеличивающейся долей жиров (1-й месяц - 21,7%, 2-й - 31,6%, 3-й - 40,1% жиров по отношению к общей энергетической ценности рациона). Все животные были разделены на группы по 6 животных в каждой. Животные первой и второй групп служили контрольными и содержались соответственно на стандартной и высокожировой диете. Животные третьей и четвёртой групп получали с питьевой водой сульфат железа (FeSO4 ·7H2O) в концентрации 3 мг/л на фоне стандартной и высокожировой диеты соответственно. Общая длительность эксперимента составила 3 мес (90 сут). По окончании эксперимента оценивали морфометрические показатели животных, включающие измерение массы тела, окружности грудной клетки, окружности живота, соотношения окружность живота / окружность грудной клетки, индекса массы тела на основании результатов измерения длины и массы тела [6]. Вскрытие производили путём срединной лапаротомии. Для исследования использовали околоматочную ЖТ (параметрий). Выделенный параметрий взвешивали на аналитических весах, на основании данных о массе данного депо ЖТ рассчитывали индекс ожирения: масса ЖТ / масса тела × 100%. После взвешивания образцы ЖТ забирали для последующего анализа. Определение концентрации фактора некроза опухоли альфа и интерлейкина-6 в сыворотке крови крыс проводили методом иммуноферментного анализа с использованием наборов «eBioscience», адипонектина и моноцитарного хемотаксического белка 1 с использованием стандартных наборов фирмы «USCN» («Life Science Inc»), инсулина и лептина с применением наборов «AccuBind» и «Biovendor» соответственно. Определение концентрации глюкозы в сыворотке крови проводили с использованием набора реагентов «Roche» на автоматическом биохимическом анализаторе «Cobas Integra 400 plus». В качестве критерия содержания железа в биологических средах организма использовали шерсть животных, собранную с каудальной части спины. Определение содержания железа в шерсти и образцах ЖТ производили методом атомной эмиссионной спектрометрии на спектрометре «Optima 2000 DV». Статистический анализ данных осуществляли с помощью программного пакета Statistica 10 for Windows. Данные представлены в виде среднего значения с указанием среднеквадратического отклонения (M±σ). Погрупповое сравнение значений производили с помощью модуля ANOVA. Выявление достоверных различий между группами осуществляли методом апостериорного сравнения с использованием критерия наименьшей значимости (Fisher LSD-test). В ходе исследования было установлено, что морфометрические показатели лабораторных животных, получающих с питьевой водой сульфат железа, характеризовались более выраженным изменением по сравнению с соответствующими контрольными группами. При этом наиболее значительные изменения отмечены в группе животных, получающих сульфат железа с питьевой водой на фоне высокожировой диеты. Как абсолютное, так и относительное содержание ЖТ в четвёртой группе животных превышало данные показатели у контрольных животных, содержащихся на высокожировой диете (вторая группа) на 33 и 25% соответственно. ный показатель у животных, содержащихся на высокожировой диете (вторая группа), на 45%. Необходимо отметить, что употребление солей железа на фоне используемых диет приводило к увеличению концентрации адипонектина в сыворотке крови животных, которое, тем не менее, не было статистически значимым. На фоне введения 3 мг/л FeSO4 ·7H2O с питьевой водой у животных также присутствовала тенденция к увеличению концентрации циркулирующего фактора некроза опухоли альфа, достигая наибольших значений в четвёртой группе. При Таблица 1 Влияние сульфата железа и диеты на морфометрические показатели лабораторных животных Группа Масса тела, г ОГК, см ОЖ, см ОЖ/ОГК ИМТ ЖТ, г ИО, % СтД 296,00±25,26 15,58±0,49 17,58±0,49 1,13±0,04 0,68±0,04 7,58±2,64 2,57±0,83 ВЖД 307,00±18,14 16,10±0,89 18,80±0,84 1,17±0,03 0,76±0,09 11,84±2,43А 3,87±0,83A,C Fe+СтД 304,80±5,97 16,20±0,45 18,50±1,00 1,14±0,04 0,69±0,05 8,48±2,02 2,78±0,63 Fe+ВЖД 324,60±31,60А 15,90±0,22 19,40±1,39A,C 1,22±0,08 0,76±0,10А 15,74±3,80A,B,C 4,82±0,94A,B,C Примечание: A - по сравнению с группой животных, получавшей стандартную диету (СтД), p <0,05; B - по сравнению с группой, получавшей высокожировую диету (ВЖД), p <0,05; C - по сравнению с группой животных, получающих стандартную диету и 3 мг/л сульфата железа с питьевой водой (Fe+СтД), p <0,05; ОГК - окружность грудной клетки, ОЖ - окружность живота; ИМТ - индекс массы тела; ЖТ - масса жировой ткани, ИО - индекс ожирения. Содержание железа в организме животных, оцениваемое по концентрации железа в шерсти, в группах, получающих 3 мг/л сульфат железа (третья и четвёртая группы), достоверно превышало соответствующие контрольные значения (первая и вторая группы) на 31 и 37% (табл. 2). В то же время изменение содержания железа в ЖТ не коррелировало с таковым в шерсти. Так, достоверно наибольшее содержание железа в образцах ЖТ отмечено лишь в четвёртой группе животных (Fe + высокожировая диета), превышая соответствующий контроль (высокожировая диета) на 50%. Как видно из данных, представленных в табл. 3, употребление сульфата железа на фоне стандартной и высокожировой диет приводило к изменению концентрации циркулирующих адипокинов в сыворотке крови лабораторных животных. Так, наибольшая концентрация лептина, служащего одним из ключевых маркёров ожирения, отмечена у крыс четвёртой группы (Fe + высокожировая диета); она превышала дан Таблица 2 Влияние сульфата железа и диеты на содержание железа в шерсти и жировой ткани крыс Диета Содержание в шерсти, мкг/г Содержание в жировой ткани, мкг/г СтД 20,04±0,69 6,35±1,18 ВЖД 20,24±3,05 5,27±1,52 Fe+СтД 26,18±6,16A,B 6,99±0,81 Fe+ВЖД 27,64±2,63A,B 7,85±0,69A,B Примечание: A - по сравнению с группой, получавшей стандартную диету (СтД), p <0,05; B - по сравнению с группой, получавшей высокожировую диету (ВЖД), p <0,05; Fe - диета, дополненная 3 мг/л сульфата железа с питьевой водой. этом, несмотря на то, что введение солей железа на фоне высокожировой диеты не приводило к увеличению концентрации моноцитарного хемотаксического белка 1 по сравнению с контрольными животными, содержащимися на высокожировой диете, употребление питьевой воды, содержащей 3 мг/л FeSO4 ·7H2O, на фоне стандартной диеты приводило к 74% увеличению содержания данного цитокина по сравнению с контрольной группой, содержащейся на стандартной диете. Концентрация интерлейкина-6 в сыворотке крови экспериментальных животных, получающих сульфат железа, практически не отличалась от соответствующих контрольных значений. Как видно из данных, представленных в табл. 4, соли железа, высокожировая диета и их сочетание не приводили к достоверному изменению концентрации инсулина и глюкозы в сыворотке крови экспериментальных животных. В то же время в группе животных, получающих сульфат железа на фоне высокожировой диеты, произошло увеличение концентрации инсулина на 25%. Таким образом, в ходе исследования установлено, что употребление питьевой воды, содержащей сульфаты железа, приводит к потенцированию адипогенного эффекта высокожировой высококалорийной диеты, о чём свидетельствует более выраженное изменение основных морфометрических показателей животных по сравнению с соответствующими контрольными группами. Наблюдаемое увеличение содержания железа в образцах шерсти экспериментальных животных свидетельствует о кумуляции данного металла в организме, являясь критерием эффективности поступления Таблица 3 Влияние солей железа и диеты на концентрацию адипокинов в сыворотке крови Диета Адипонектин, нг/мл Лептин, пг/мл MCP-1, нг/мл ФНОα, пг/мл ИЛ-6, пг/мл СтД 189,86±64,03 126,67±8,02 1,38±0,16 0,02±0,00 28,80±7,67 ВЖД 127,15±5,99A,C 372,60±124,65A 3,37±1,36A 0,03±0,00 51,54±5,29A,C Fe+СтД 350,35±20,58A 180,43±31,16 2,40±0,50A 0,03±0,01 23,56±1,47 Примечание: A - по сравнению с группой животных, получавших стандартную диету (СтД), p <0,05; B - по сравнению с группой, получавшей высокожировую диету (ВЖД), p <0,05; C - по сравнению с группой животных, получающих стандартную диету и 3 мг/л FeSO4·7H2O с питьевой водой (Fe+СтД), p <0,05; MCP-1 - моноцитарный хемотаксический белок 1, ФНОα - фактор некроза опухоли альфа, ИЛ-6 - интерлейкин-6; Fe - диета, дополненная 3 мг/л FeSO4·7H2O с питьевой водой. железа в организм. Более того, статистически значимые изменения в содержании железа в ЖТ свидетельствуют о значительной его роли в функционировании ЖТ при адипогенезе. Данный факт может быть обусловлен секвестрацией железа в резидентных макрофагах ЖТ при ожирении, сопровождающемся вялотекущим воспалительным процессом [8]. Более того, непосредственное увеличение количества макрофагов, привлекаемых в ЖТ вследствие воспаления ЖТ, также может приводить к увеличению локального уровня железа [7]. Наличие воспаления в ЖТ, так или иначе опосредованного системным или локальным действием железа, подтверждается также повышением концентрации провоспалительных цитокинов в сыворотке животных, получающих с питьевой водой соли железа. Более выраженное снижение количества адипонектина и повышение концентрации лептина также свидетельствуют о развитии эндокринной дисфункции ЖТ [4] у крыс, получающих с питьевой водой сульфаты железа. Несмотря на отсутствие достоверных различий в концентрации глюкозы и инсулина в сыворотке экспериментальных животных, употребление солей железа, особенно на фоне содержания на высокожировой диете, приводит к увеличению концентрации глюкозы и Таблица 4 Влияние солей железа и диеты на концентрацию инсулина и глюкозы в сыворотке крови крыс Wistar Диета Глюкоза, ммоль/л Инсулин, мкЕД/мл СтД 8,50±0,42 3,59±0,21 ВЖД 8,84±0,48 3,53±0,34 Fe+СтД 8,57±1,11 2,74±0,46 Fe+ВЖД 8,96±0,80 4,40±1,21 Примечание: СтД - стандартная диета; ВЖД - высокожировая диета; Fe - диета, дополненная 3 мг/л FeSO4·7H2O с питьевой водой. инсулина, что свидетельствует о развитии инсулинорезистентности, являющейся одним из патогенетических звеньев дисфункции ЖТ и развития метаболического синдрома [2]. ВЫВОД В ходе исследования установлено, что, с одной стороны, сульфат железа приводит к потенцированию адипогенного эффекта высокожировой высококалорийной диеты, а с другой - выступает в качестве фактора, способствующего формированию эндокринной дисфункции жировой ткани (так называемого эндокринного дизраптора).

About the authors

A A Tinkov

Orenburg State Medical Academy, Orenburg, Russia

E V Popova

Orenburg State Medical Academy, Orenburg, Russia

A A Nikonorov

Orenburg State Medical Academy, Orenburg, Russia

Email: nikonorov_all@mail.ru

References

Supplementary files